Résistance chimique et durabilité
Résistance chimique - la capacité d'un matériau à résister aux effets des acides, des alcalis, des solutions salines et des gaz. Les installations sanitaires les plus fréquemment exposées aux liquides et gaz agressifs sont les installations sanitaires, tuyaux d'égout, bâtiments d'élevage, ouvrages hydrauliques (situés à eau de mer, qui a un grand nombre de sels dissous). Incapable de résister à l'action) même des acides faibles carbonatés des matériaux en pierre naturelle - calcaire, marbre et dolomite ; le bitume ne résiste pas à l'action des solutions concentrées d'alcalis. Les matériaux les plus résistants à l’action des acides et des alcalis sont les matériaux et produits céramiques, ainsi que de nombreux produits à base de plastique.
Durabilité - la capacité d'un matériau à résister à l'action complexe de facteurs atmosphériques et autres dans les conditions de fonctionnement. Ces facteurs peuvent être : un changement de température et d'humidité, l'action de divers gaz dans l'air ou de solutions de sels dans l'eau, l'effet combiné de l'eau et du gel, la lumière du soleil. Dans ce cas, la perte des propriétés mécaniques du matériau peut survenir à la suite d'une violation de la continuité de la structure (formation de fissures), de réactions d'échange avec des substances de l'environnement extérieur, ainsi que d'une modification de la états d'une substance (modifications du réseau cristallin, recristallisation, passage d'un état amorphe à un état cristallin). Le processus de changement progressif (détérioration) des propriétés des matériaux dans les conditions de fonctionnement est parfois appelé vieillissement.
La durabilité et la résistance chimique des matériaux sont directement liées au coût d'exploitation des bâtiments et des structures. Durabilité et résistance chimique améliorées matériaux de construction est la tâche la plus urgente en termes techniques et économiques.
Facteur de qualité de conception: KKK=R/γ(résistance densité relative), pour le 3ème acier KKK=51 MPa, pour l'acier à haute résistance KKK=127 MPa, béton lourd KKK=12,6 MPa, bois KKK=200 MPa.
Pétrographie(grec πέτρος "pierre" + γράφω "J'écris") - une science qui décrit les roches et leurs minéraux constitutifs. La principale méthode de recherche est la microscopie optique.
La force est la propriété des solides de résister à la destruction, ainsi qu'au changement de forme irréversible sous l'influence de forces extérieures. Par conséquent, une augmentation de la résistance est d’une importance primordiale, tout en essayant d’assurer simultanément une plasticité suffisante.
La résistance technique des métaux est bien inférieure à la résistance théorique. La résistance réelle diminue principalement en raison de la présence d'imperfections dans le métal.
Les méthodes de durcissement les plus avancées comprennent l'alliage, les traitements thermiques et thermomécaniques, l'écrouissage, etc. La résistance des métaux peut être augmentée en créant des structures sans défauts. Après traitement thermique (durcissement) de l'acier, sa dureté augmente de 2,5 à 3 fois.
Augmenter la résistance du métal signifie prolonger la durée de vie des machines et des équipements, réduire leur poids, améliorer la fiabilité, augmenter la durabilité, l'efficacité et réduire la consommation de métal.
Méthodes pour augmenter la résistance des matériaux métalliques :
* Alliage ;
* Traitement thermique;
* Traitement chimique-thermique ;
* Déformation plastique;
* Traitement thermomécanique ;
* Matériaux composites et multicouches ;
* Matériaux en poudre et granulés.
résistance aux chocs (viscosité)
la résistance aux chocs- la capacité du matériau à absorber énergie mécanique en cours de déformation et de destruction sous l’influence de chocs.
La principale différence entre les charges d’impact et les essais de traction-compression ou de flexion réside dans le taux de libération d’énergie beaucoup plus élevé. Ainsi, la résistance aux chocs caractérise la capacité d’un matériau à absorber rapidement de l’énergie.
Habituellement, le travail jusqu'à la destruction ou la rupture de l'éprouvette sous charge d'impact est estimé en fonction de la surface de sa section au lieu d'application de la charge. Exprimé en J/m 2 ou en kJ/m 2
[modifier] Méthodes de test
Les méthodes de laboratoire existantes diffèrent par
procédé de fixation de l'échantillon sur le banc d'essai
La méthode d'application de la charge - un poids qui tombe, un pendule, un marteau...
la présence ou l'absence d'une incision au site d'impact
Pour le test « sans encoche », une feuille de matériau d'épaisseur égale sur toute la surface est sélectionnée. Lors de la réalisation du test « encoché », une rainure est réalisée à la surface de la tôle, en règle générale, du côté opposé par rapport au lieu d'impact, sur toute la largeur (longueur) de l'échantillon, avec une profondeur de 1/2 de l'épaisseur.
La résistance aux chocs dans l'essai « sans encoche » peut dépasser le résultat de l'essai « avec encoche » de plus d'un ordre de grandeur.
Parmi les méthodes courantes de test de résistance aux chocs, il convient de noter :
Test de Charpy
Tests selon Gardner
Essais Izod
…. Module d'élasticité volumique (K) caractérise la capacité d'une substance à résister à une compression totale. Cette valeur détermine la pression externe qui doit être appliquée pour réduire le volume de 2 fois. Par exemple, pour l'eau, le module d'élasticité volumique est d'environ 2000 MPa, ce qui signifie que pour réduire le volume d'eau de 1 %, il faut appliquer une pression externe de 20 MPa. En revanche, avec une augmentation de la pression externe de 0,1 MPa, le volume d'eau diminue de 1/20 000 partie. L'unité de mesure du module d'élasticité volumique est le Pascal (Pa).
Module d'élasticité volumique K>0 peut être déterminé par la formule :
Où P.- pression, V-volume, ∂ P./∂V est la dérivée partielle de la pression par rapport au volume.
L’inverse du module d’élasticité volumique est appelé taux de compression volumétrique.
Le coefficient de Poisson et le module d'Young caractérisent pleinement les propriétés élastiques d'un matériau isotrope.
Lorsqu'une force de traction est appliquée au corps, celui-ci commence à s'allonger (c'est-à-dire que la longueur longitudinale augmente) et la section transversale diminue. Le coefficient de Poisson montre combien de fois la déformation transversale d'un corps déformable est supérieure à la déformation longitudinale, lorsqu'il est étiré ou comprimé. Pour un matériau absolument fragile, le coefficient de Poisson est de 0, pour un matériau absolument incompressible il est de 0,5. Pour la plupart des aciers, ce coefficient est de l'ordre de 0,3 ; pour le caoutchouc, il est approximativement égal à 0,5.
Sans dimension, mais peut être spécifié en unités relatives : mm/mm, m/m. ……
14 Classification génétique des roches.
Minéral(Allemand Minéral ilifr. minéral, tard tard. (aes) minéral-minerai) - un corps naturel avec une certaine composition chimique et une structure atomique ordonnée (structure cristalline), formé à la suite de processus physiques et chimiques naturels et ayant certains propriétés physiques. Il fait partie intégrante de la croûte terrestre, des roches, des minerais, des météorites. La minéralogie est l'étude des minéraux.
Les minéraux sont des corps naturels, physiquement et chimiquement homogènes, formés dans la croûte terrestre en raison de processus physiques et chimiques en cours
Rochers- un ensemble naturel de minéraux de composition minéralogique plus ou moins constante, formant un corps indépendant dans la croûte terrestre. Les planètes telluriques et autres objets spatiaux solides sont composés de roches.
Les roches sont des agrégats minéraux naturels composés d'un ou plusieurs minéraux.
MINISTÈRE DE L'ÉDUCATION ET DES SCIENCES DE LA FÉDÉRATION DE RUSSIE
Institution autonome de l'État fédéral d'enseignement supérieur
Université fédérale du Sud
Faculté de chimie
APPROUVER
_______________________
"_____" __________________ 2010
Programme de travail de la discipline
RÉSISTANCE CHIMIQUE DES MATÉRIAUX ET PROTECTION CONTRE LA CORROSION
Direction de la formation
Profil de formation
_____________________
Qualification (diplôme) du diplômé
Célibataire
Forme d'étude
Rostov-sur-le-Don
1. Les objectifs de la maîtrise de la discipline
Les objectifs de la maîtrise de la discipline « Résistance chimique des matériaux et protection contre la corrosion » sont :
- créer une base théorique sur le comportement à la corrosion des matériaux non métalliques
matériaux dans divers environnements agressifs et méthodes de protection contre la destruction ;
- créer une base théorique sur la corrosion et les méthodes de protection contre celle-ci, qui est à la base de la résistance chimique des matériaux métalliques ; créer les conditions préalables à une évaluation qualifiée du type et du mécanisme des processus avec régulation ultérieure de sa vitesse ; enseigner l'adoption de solutions techniques dans le développement de méthodes rationnelles de protection contre la corrosion ; enseigner les compétences d'une expérience de corrosion-électrochimique, les méthodes de calcul et d'analyse des résultats, créer une base scientifique et pratique pour effectuer des travaux de qualification
2. La place de la discipline dans la structure du BEP de la licence
La résistance chimique des matériaux et leur protection contre la destruction constituent un élément essentiel de la chimie moderne en tant que partie intégrante des sciences naturelles. Par conséquent, les principales dispositions de la discipline sont utilisées pour résoudre le plus large éventail de problèmes scientifiques et modernes problèmes techniques. Ce cours spécialisé s'appuie sur la chimie générale, inorganique, organique et physique, mais principalement sur l'électrochimie des métaux et alliages, et fait également appel aux mathématiques et éducation physique. Il jette les bases de l'exécution des travaux qualificatifs et des activités pratiques ultérieures du bachelier.
3 Compétences de l'étudiant, formées grâce à la maîtrise de la discipline « Résistance chimique des matériaux et protection contre la corrosion ».
Dans le processus de maîtrise de la discipline, les compétences OK-6, PC-1, PC-2, PC-3, PC-9, PC-11 seront partiellement formées.
Grâce à la maîtrise de la discipline, l'étudiant doit :
- les bases théorie moderne corrosion et protection des métaux et alliages, ainsi que les méthodes de son application pour résoudre des problèmes scientifiques et pratiques visant à évaluer et à améliorer la résistance à la corrosion. les spécificités des processus se produisant dans les matériaux silicatés, polymères, céramiques, pierre naturelle, béton, etc. en contact avec divers milieux agressifs.
- définir de manière indépendante les tâches de recherche électrochimique sur la corrosion des métaux et des alliages, choisir les meilleures voies et méthodes pour résoudre les problèmes expérimentaux, démontrer la capacité et la volonté d'effectuer des calculs de corrosion à l'aide de formules et d'équations connues, y compris à l'aide de programmes informatiques, effectuer les tâches nécessaires mesures sur métaux, utilisation. Réaliser bon choix divers matériaux pour fonctionner dans des environnements présentant les propriétés spécifiées.
- les bases de la résistance chimique et de la protection des matériaux contre la corrosion, les compétences des expériences chimiques et électrochimiques et des travaux sur les équipements, les méthodes d'enregistrement et de traitement des résultats des expériences.
4. Structure et contenu de la discipline « Résistance chimique des matériaux et protection contre la corrosion »
L'intensité de travail totale de la discipline est de 7 crédits 252 heures, dont 90 heures de cours (30 cours magistraux, 60 heures de laboratoire) et 66 heures de travail indépendant.
Introduction
L'utilisation de matériaux non métalliques dans l'industrie. Le concept de destruction par corrosion des non-métaux. causes de corrosion. Milieux agressifs physiquement et chimiquement actifs. Classification générale utilisé des matériaux non métalliques.
Matières minérales
Les propriétés générales matières minérales. Le béton et ses applications. Types de classeurs. Rapport eau-ciment et son influence sur les propriétés du béton. Procédés de durcissement du béton, par tricotage hydraulique et pneumatique. Composition du béton durci. Particularités de la corrosion des matériaux poreux. Classification des fuites et des vides et leur répartition quantitative dans le béton. perméabilité du béton. Types de corrosion du béton. La solubilité des éléments constitutifs du béton et sa dépendance à la composition du milieu agressif. Influence du taux de filtration sur la corrosion du premier type. Le processus de carbonisation et son rôle dans le développement de la corrosion du premier type. Mesures pour lutter contre la corrosion du premier type.
La différence entre la corrosion du premier et du deuxième vice. corrosion du dioxyde de carbone. Action des acides minéraux et organiques sur le béton. Qualités de béton résistantes aux acides.
Corrosion magnésienne du béton. L'action des solutions alcalines sur le béton. Corrosion en présence d'une surface qui s'évapore. Mesures pour lutter contre la corrosion du deuxième type.
Signes de corrosion du troisième type. Corrosion des sulfates ou du gypse. Corrosion sulfoaluminate du béton. Mesures pour lutter contre la corrosion du troisième vice. La division des environnements en faiblement, moyennement et fortement agressifs. Protection du béton dans ces environnements.
Classification des processus de corrosion selon Babushkin. Influence de la température sur la corrosion du béton. Fluctuations cycliques de température alternées et leur influence sur la durabilité du béton. Résistance au gel du béton et moyens de l'améliorer. Méthodes de bétonnage hivernal.
Corrosion biologique du béton et méthodes de sa suppression.
Particularités de la corrosion de la pierre naturelle, des silicates fondus et des matériaux céramiques.
Matériaux polymères et phénomènes mécano-chimiques dans les polymères
Propriétés physiques et chimiques de base des matériaux polymères. États agrégés de polymères. Polymères amorphes, cristallins et cristallisants. Polarité des polymères et son influence sur la résistance chimique. Voie qualitativeévaluation de la résistance chimique des polymères.
Polymères oxydants, radioactifs, mécaniques et biologiques.
Destruction thermique. Résistance à la chaleur et stabilité thermique des polymères. Courbes thermomécaniques.
Dégradation chimique des polymères. Particularités de l'interaction chimique des macromolécules polymères. "Accessibilité" des liaisons chimiques aux transformations.
Les principaux types de décomposition des molécules de polymère. Le mécanisme de transformation des principales liaisons instables dans les polymères.
Sorption et adsorption accumulation du milieu par le polymère. Une mesure de l'interaction entre un polymère et un milieu. polymères hydrophiles et hydrophobes. Diffusion dans les polymères. Activé et non activé. Caractéristiques de diffusion des électrolytes dans les polymères. Diffusion d'électrolytes dans des polymères hydrophiles et hydrophobes. Évaluation quantitative du pouvoir pénétrant des électrolytes. L'image physique de la destruction en fonction du rapport entre le taux de diffusion et le taux de destruction.
Dépendance des changements mécano-chimiques sur l'intensité impact mécanique. Étirez les graphiques. Types de déformations se développant dans le polymère. Dépendance des courbes d'étirement sur la température et le taux d'application de la charge. Relaxation des contraintes dans les polymères. Théories défectueuses et cinétiques moléculaires de la résistance des matériaux.
Fluage et corrosif. fissuration des polymères. Déformations cycliques et leur influence sur la résistance des polymères. Courbes de fissuration cinétique. Déformation critique et sa dépendance à des facteurs externes.
Moyens d'augmenter la résistance chimique des matériaux polymères.
Matériaux composites
La différence entre les matériaux composites et homogènes. Le but de la matrice et de la charge dans le composite. Méthodes d'obtention de matériaux composites. Exigences pour la sélection des composants matériau composite. Particularités de la résistance chimique des matériaux composites en film.
Matériaux bitumineux et bois
fluctuations hautes températures; - diminution de la température.
- Quels changements provoque le mouvement de l’eau dans les pores d’un matériau minéral ?
Ne provoque aucun changement ; - dissolution des éléments en béton ;
Réduire sa porosité ; - augmentation du volume de masse de béton.
- À quel taux de défaut l’effet de la force ionique est-il le plus important ?
À un petit ; - à la moyenne ; - en gros ; - ne dépend pas du débit.
- Qu'est-ce qui détermine la stabilité des composants du mélange de béton lorsque l'eau circule à travers les pores du béton ?
De la solubilité des composants ; - sur la quantité d'hydroxyde de calcium lavé ; - de la porosité du béton ; - sur la température.
- Que se forme-t-il à la suite de la corrosion du béton par le dioxyde de carbone ?
Carbonate de calcium; - sulfate de calcium;
Chlorure de calcium; - gaz carbonique;
- La corrosion du béton du deuxième type est associée à :
Formation de produits cristallins insolubles ;
Formation de produits facilement solubles ou amorphes ;
Avec dégagement de gaz ; - durcissement du béton.
- Quels acides ne détruisent pratiquement pas les bétons de ciment ?
Sel; - sulfurique - borique - fluorhydrique
- Qu'est-ce qui n'est pas inclus dans le béton résistant aux acides ?
silicate de sodium; - ciment;
Polymère durci ; - l'alcool furylique.
- Quel composant du béton ne résiste pas aux alcalis concentrés ?
hydroxyde de calcium; - l'hydrosilicate de calcium ;
l'oxyde de silicium; - de l'hydroferrite de calcium.
- Comment la présence d’une surface d’évaporation affecte-t-elle la vitesse de corrosion du béton ?
Accélère; - ralentit; - n'affecte pas;
La dépendance passe par un maximum.
- Quelle est la raison de la corrosion du béton du troisième type ?
Avec la dissolution des composants en béton ;
Avec cristallisation de sels peu solubles dans les pores du béton ;
Avec formation de produits facilement solubles ;
Ne dépend pas de la nature de l'environnement agressif.
- Que se forme-t-il à la suite de la corrosion sulfatée du béton ?
Carbonate de calcium; - le sulfate ;
Sulfate de sodium; gypse.
- Les méthodes chimiques de lutte contre la corrosion du premier type sont associées à :
Avec l'accélération du lessivage de l'hydroxyde de calcium ;
Avec formation de sels plus peu solubles à la surface du film ;
Avec une augmentation de la teneur en calcium du béton ;
Avec un revêtement hydrophobe.
- Les méthodes physiques de lutte contre la corrosion du béton du premier type sont :
Obtention de dépôts peu solubles à la surface de la structure ;
En augmentant la dureté des couches superficielles du béton ;
Avec l'application de revêtements hydrophobes sur la surface ;
Avec une augmentation de la teneur en ions calcium dans le béton.
- Qu’est-ce qui est impliqué dans le processus de carbonisation du béton ?
Avec formation de dioxyde de carbone ;
Avec la décomposition des hydrosilicates ;
Avec interaction avec les eaux souterraines contenant du dioxyde de carbone ;
Interaction avec le dioxyde de carbone présent dans l'air.
- Le processus de carbonisation du béton provoque :
Diminution du taux de lessivage de l'hydroxyde de calcium ;
Accélérer la dissolution des hydrosilicates de calcium ;
L'augmentation du pH du milieu ;
Diminution de la teneur en calcium du béton.
- Quelle quantité d’eau faut-il pour fabriquer une masse de béton ?
Arbitraire; - autant que possible;
Optimale ; - le minimum.
- Quelle quantité d’eau est considérée comme optimale lors de la préparation d’un mélange de béton ?
Ciment-eau un à un ;
Pour 10 parts de ciment 4 à 6 parts d'eau ;
Pour 10 parts de ciment, 2 parts d'eau ;
Pour 10 parts de ciment, 1 part d'eau ;
- Quel est le processus de durcissement du béton sur un liant de verre liquide ?
Avec hydrolyse du silicate de sodium ;
Avec dissolution de l'hydroxyde de calcium ;
Avec formation de carbonate de calcium ;
Avec la destruction de l'oxyde de silicium.
- Quel est le durcissement de la masse de béton sur le liant ciment ?
Avec élimination de l'hydroferrite de calcium ;
Avec formation d'hydrosilicate de calcium ;
Avec la formation d'intercroissances cristallines à partir de la masse colloïdale des composants ;
Avec formation d'hydroaluminates de calcium peu solubles.
- Quelle qualité du béton dépend de la quantité d’eau prélevée pour réaliser la masse ?
Apparence; - solubilité dans l'eau;
Résistance à la chaleur; - la porosité.
- Comment la porosité du béton affecte-t-elle sa résistance chimique aux actions agressives ?
N'affecte pas;
Réduit la résistance chimique ;
Augmente la résistance aux chocs ;
La dépendance de la résistance chimique à la porosité prend une forme extrême.
- En combien de groupes tous les relâchements et vides du béton sont-ils divisés en fonction de leur taille et de leur origine ?
en deux groupes ; - en cinq groupes ;
Ne partagez pas du tout ; - en sept groupes.
- A quoi conduit l'hydrophobisation de la masse de béton ?
Créer un film impénétrable en surface ;
Pour conférer des propriétés hydrofuges ;
Réduire la solubilité des composants ;
Pour améliorer les propriétés mécaniques.
- Quels additifs ont des propriétés hydrophobes ?
Solution de chlorure de sodium ;
Solution de polyorganosiloxane ;
le xylène ou le toluène ;
- Lequel des processus suivants n’est pas spécifique à la corrosion des corps poreux ?
Action de calage de l’eau ;
Dissolution des composants de la masse ;
pression capillaire dans les pores ;
Destruction due au gel de l'eau.
- Quels facteurs n'affectent pas la destruction des corps poreux ?
Croissance de la surface de contact avec un environnement agressif ;
L'augmentation du volume d'eau lors de la congélation ;
Augmentation de l'humidité de l'air ;
- Quels fluides agressifs, toutes choses égales par ailleurs, provoquent la destruction la plus grave du béton ?
Solutions salines ; - des solutions de sels faibles ;
Solutions d'alcalis faibles ; - des solutions neutres.
- Pourquoi le béton armé doit-il être protégé de manière plus fiable que le béton ?
En raison de l'augmentation de la masse de la structure ;
En raison de la présence de renforts en acier ;
En raison d'une diminution de la porosité du béton armé ;
En raison de la plus grande hétérogénéité du système.
- La formation de quels sels conduit au développement d'une corrosion sulfoaluminate du béton ?
Ettringita; - l'aluminate de calcium ;
gypse; - de l'hydroaluminoferrite de calcium.
- Quels composés peuvent former du sulfoaluminate de calcium ?
De l'hydroaluminate monocalcique ;
A partir de 2 hydroaluminate de calcium ;
A partir de 3 hydroaluminate de calcium ;
De l'hydroaluminoferrite de calcium.
- Quelle est la particularité de l'interaction des fusionnés matériaux silicatés avec un environnement hostile ?
Dans l'action du médium uniquement sur la couche superficielle ;
Dans la grande porosité du matériau ;
Dans la résistance thermique du matériau ;
En difficulté composition chimique matériel.
- Les matériaux céramiques ont :
Absorption d'eau élevée ; - faible porosité ;
Haute résistance chimique ; - haute dureté.
- Lequel des polymères suivants n’est pas un polymère à chaîne carbonée ?
Polytétrafluoroéthylène ; - polyéthylène ;
PVC; - du polysiloxane.
- Quelle quantité d’eau les polymères hydrophiles peuvent-ils absorber ?
Moins de 1 % en poids du polymère ; - de 1% à 5% en poids du polymère ;
Jusqu'à des centièmes de pour cent en poids ; - n'absorbe pas du tout l'eau.
- Quel processus est appelé sorption d’un milieu par un polymère ?
Absorption du milieu par la surface du matériau ;
Absorption du milieu par le volume du polymère ;
Le processus de dissolution des polymères dans un environnement agressif ;
Le processus d'interaction chimique avec l'environnement.
- La décomposition d'une macromolécule polymère selon la « loi du hasard » se produit :
Avec des fluctuations aléatoires de température ;
En cas d'exposition accidentelle au soleil ;
En présence des mêmes unités structurelles dans la macromolécule ;
En cas de choc mécanique accidentel.
- La décomposition d'une macromolécule polymère selon la loi des « groupes terminaux » se produit :
Avec une grande longueur de macromolécules ;
Avec une réactivité accrue des groupes finaux :
Avec une petite longueur de macromolécules ;
Avec la même réactivité de tous les groupes de la macromolécule.
- La décomposition de la macromolécule polymère selon la loi des « liaisons faibles » se produit :
Dans un environnement légèrement acide ;
A l'emplacement de l'hétéroatome ou de la double liaison ;
À l'emplacement de la connexion C-C ;
Dans un environnement légèrement alcalin.
- L'anomalie de la destruction des polymères solides est la suivante :
Ne subissez aucune destruction ;
Même avec la même réactivité, toutes les unités structurelles ne sont pas détruites selon la loi du « hasard » ;
Lors de la destruction, la masse molaire ne diminue pas ;
Lors de la décomposition, la température augmente.
- Quel est le moteur du processus de diffusion ?
La présence d'un gradient de température ; - la présence d'un gradient de concentration ;
Dégradé de champ électrique ; - gradient de pression.
- Sous quelle forme les électrolytes diffusent-ils dans les polymères hydrophobes ?
dans le dissocié ; - en hydraté ;
En non dissocié et non hydraté ;
dans l'indissocié.
- Sous quelle forme les électrolytes diffusent-ils dans les polymères hydrophiles ?
Sous forme d'ions non hydratés ; - sous forme non dissoute ;
Sous forme d'ions hydratés ; - sous forme de molécules.
- Dans quels polymères - hydrophobes ou hydrophiles, le taux de diffusion est plus élevé ?
En hydrophobe ; - des vitesses comparables ;
En hydrophile ; - en vitesse hydrophile a un maximum.
- Quels changements dans les polymères sont provoqués par des milieux physiquement actifs ?
Seulement irréversible ; - le plus souvent réversible ;
Conduire à la formation de nouvelles liaisons chimiques ;
Provoquer la destruction.
- Quels changements dans les polymères sont provoqués par des environnements chimiquement actifs ?
Accélération des processus physiques ;
Modification de la structure chimique ;
Inhibition des processus physiques ;
N'affecte pas la structure des polymères.
- La division des milieux en physiquement et chimiquement actifs :
Absolu, c'est-à-dire que tous les milieux sont finalement divisés en milieux physiquement et chimiquement actifs ;
Relatif, c'est-à-dire que la division doit être faite par rapport à chaque matériau ;
Conditionnel, indépendant de la nature du matériau ;
Moyenne, indicative.
- Quels changements ne peuvent pas être provoqués par des environnements physiquement actifs ?
Adsorption du milieu par le matériau ; - gonflement du matériau ;
Formation de liaisons chimiques ; - diminution de la dureté du matériau.
- Où est l'échelle à 3 points utilisée pour évaluer la stabilité des polymères ?
Dans les monographies ; - dans les annuaires ;
À l'étranger; - dans des articles scientifiques.
- Quelle est la nature de l’échelle en 4 points pour évaluer la stabilité des polymères ?
Descriptif; - descriptif-qualitatif ;
Affirmative; - qualitatif.
- Quel système d'évaluation approximative de la résistance des polymères est courant à l'étranger ?
2 points ; - 4 points ; - 5 points ;
Au moins 10 niveaux de durabilité.
- Avec quelle précision peut-on déterminer la stabilité d’un polymère dans un environnement donné à l’aide d’un système de notation ?
Absolument précis ; - environ;
Avec une faible probabilité ; - presque indubitable.
- Comment améliorer la résistance chimique des polymères amorphes linéaires ?
Vulcanisation; - traitement thermique;
Diminuer le degré de polymérisation ;
Une augmentation du niveau de stress interne.
- Comment réduire la susceptibilité des polymères à la fissuration par corrosion ?
Augmenter la force de traction ;
Créer une force de compression dans la couche superficielle ;
Il n'y a aucun moyen ;
Augmente la charge externe.
- Qu’est-ce qui cause la dégradation oxydative dans un polymère ?
air de dioxyde de carbone; - l'oxygène ;
Humidité et température ; - vapeur d'eau.
- Sous l’action de quoi se développe la dégradation par rayonnement dans un polymère ?
Sous l'action du flux de chaleur ; - sous l'influence de l'ozone ;
Sous l'action du flux d'électrons, les neurones ;
Sous l'influence de charges mécaniques.
- Qu’est-ce qui ne s’applique pas aux spécificités des matériaux bois ?
Porosité élevée ; - faible résistance à la chaleur ; - dureté élevée ;
Dommages causés par les insectes et les micro-organismes.
- Le principal moyen de protéger les matériaux en bois.
Application de revêtements métalliques ;
Imprégnation avec des solutions aqueuses de l'inhibiteur ;
Emballage avec des films polymères en feuilles ;
Application de revêtements de peinture.
7. Pédagogique et méthodologique et Prise en charge des informations discipline "Résistance chimique des matériaux et protection contre la corrosion"
a) littérature de base :
Corrosion du béton et du béton armé, méthodes de leur protection [Texte] : monographie / et [autres]. - M. : Stroyizdat, - 1980. - 315 p.
Vorobiev, résistance des matériaux polymères [Texte] : monographie / .- M. : Chimie, 1981. - 294 p.
Zuev, les polymères sous l'action de milieux agressifs [Texte] : monographie / . - M. : Chimie, 1982. - 287 p.
Moiseev, résistance des polymères en milieu agressif [Texte] : monographie /,. - M. : Chimie, 1979. - 282 p.
Lipatov, chimie des polymères chargés [Texte] : monographie / . - M. : Chimie, 1977. - 280 p.
Matériaux composites à base de polyuréthanes [Texte] : monographie / éd. J. Buist. - M. : Mir, 1982. - 159 p.
Tchekhov, A.P., Matériaux Glushchenko [Texte] : monographie / . . - Kyiv : lycée, 1981. - 205 p.
Semenov et la protection contre la corrosion [Texte] : manuel. pour les universités / , . - M. : Fizmatlit = M, 2006. - 376 p.
Ekilik, corrosion et protection des métaux [Texte] : manuel. allocation / .- Rostov-sur-le-Don : UPL RSU, 2004.- 67 p.
b) littérature supplémentaire :
- Antropov, corrosion des métaux [Texte] : monographie /,. - Kiev : Technique - Kiev, 1981. - 183 p. Grigoriev, structure et effet protecteur des inhibiteurs de corrosion [Texte] : monographie /,. - Rostov-sur-le-Don : Éd. RSU - 1978. - 184 p. Reibman, revêtements de peinture [Texte] : monographie / . - L. : Chimie, 1982. - 320 p. Reshetnikov, corrosion acide des métaux [Texte] : monographie / . - L. : Chimie, 1986. - 144 p. Rosenfeld, I. L. Inhibiteurs de corrosion [Texte] : monographie / . - L. : Chimie, 1977. - 350 p. Fokin, couvertures dans [Texte] : monographie /, . - M. : Chimie - 1981. - 300 p.
c) et ressources Internet
Sur le site Internet de l'Université fédérale du Sud http://sfedu. ru dans le Campus Numérique et les sections, et peut également utiliser les ressources de l'électronique scientifique BIBLIOTHÈQUE électronique. FR: http://elibrary. ru.
8. Support logistique de la discipline (module)
- Salle de cours équipée d'équipements multimédias atelier laboratoire d'électrochimie ; laboratoire pour effectuer des travaux de cours expérimentaux.
La base matérielle disponible offre :
- diriger des conférences - avec du matériel pour démontrer du matériel illustratif ; performances - avec les réactifs chimiques nécessaires, la verrerie de laboratoire standard et les équipements pédagogiques et scientifiques (corrosimètres, installations de mesures de polarisation, potentiostats, pont courant alternatif instruments de mesure électriques complets, thermostats, cellules électrochimiques et en verre spécial, coulomètres, électrodes de référence, balances techniques et analytiques, armoires de séchage) ;
Le programme a été élaboré conformément aux exigences de la norme éducative de l'État fédéral pour l'enseignement professionnel supérieur, en tenant compte des recommandations et du ProOP de l'enseignement professionnel supérieur dans la direction et le profil de la chimie.
Réviseur(s)
Le programme a été approuvé lors de la réunion du CMC de la Faculté de Chimie du ___________, protocole n°________.
Résistance au gel. Capacité d'un matériau à résister à la rupture lors d'un gel cyclique.
Résistance au gel- la capacité du matériau à l'état saturé d'eau à résister aux gels et dégels répétés sans signes visibles de destruction et sans diminution significative de sa résistance. La principale raison de la destruction du matériel sous l'action basses températures- expansion de l'eau remplissant les pores du matériau lors de la congélation. La résistance au gel dépend principalement de la structure du matériau : plus le volume relatif de pores disponibles pour la pénétration de l'eau est élevé, plus la résistance au gel est faible.
Résistance au gel- un des indicateurs clef qualité du béton, de la brique et d'autres matériaux de construction, dont la fourniture est particulièrement importante pour la Russie en raison de son position géographique Et conditions climatiques. Des centaines de milliers de structures constituées de divers matériaux de construction sont à l'air libre, humidifiées sous l'action de facteurs naturels et soumises à des gels et dégels répétés. Les structures constituées de matériaux non résistants au gel finissent par perdre leur capacité portante, subissent une usure superficielle et subissent divers types de dommages.
Pourquoi les dommages causés par le gel aux éléments de construction sont-ils fréquents, pourquoi les bordures et l'asphalte des routes, les marches en béton, les dalles de balcon, les pavés de trottoir, les briques et autres structures et matériaux s'effritent-ils et s'effritent-ils au cours de la deuxième ou de la troisième année ? La raison de la destruction prématurée des produits est leur faible résistance au gel ou, en termes techniques, l'inadéquation de la marque de résistance au gel avec les exigences documents normatifs. La marque de résistance au gel est le nombre de cycles de congélation et de décongélation alternées d'échantillons saturés d'eau sans violer l'intégrité ni modifier la résistance. La brique et le béton, dans le bon sens, devraient servir au moins 100 ans sans dommages visibles.
Des produits avec une résistance au gel insuffisante apparaissent lorsque le fabricant enfreint les réglementations et la technologie de fabrication et qu'il n'y a aucun contrôle actuel de la résistance au gel.
Par exemple, pour un béton doté d'une résistance au gel assurée, les facteurs déterminants, outre la consommation de ciment, sont : le rapport eau-ciment, le type de ciment, les conditions de durcissement du béton, la présence d'additifs entraîneurs d'air, etc.
Dans des conditions difficiles, le matériau est humidifié lors de changements brusques de température. L'eau absorbée par le matériau, en particulier par les pores de la couche superficielle, gèle lors du passage à température nulle avec une expansion de 8,5 %. La cristallisation rythmique de la glace dans les pores, suivie d'un dégel, entraîne des contraintes internes supplémentaires. Des micro- et macrofissures peuvent survenir avec une diminution de la résistance, avec une éventuelle destruction de la structure. La capacité d'un matériau saturé d'eau à résister à des gels et dégels alternés (cycliques) répétés sans dommages techniques importants ni détérioration des propriétés est appelée résistance au gel. Les limites normatives de la diminution admissible de la résistance ou de la diminution de la masse des échantillons après avoir testé la résistance au gel du matériau avec un certain nombre de cycles de congélation et de décongélation ont été établies. Certains matériaux, comme le béton, sont marqués pour leur résistance au gel en fonction du nombre de cycles d'essai auxquels ils résistent sans signes visibles de destruction. Habituellement, la congélation des échantillons saturés d'eau est effectuée dans un congélateurs, et la décongélation est organisée dans de l'eau à température ambiante. La durée d'un cycle est d'un jour. De nombreux matériaux résistent à 200... 300 cycles ou plus. Des méthodes accélérées de test de résistance au gel ou de conservation dans des solutions salines avec cristallisation alternée du sel dans les pores du matériau peuvent également être utilisées. Pour certains matériaux tels que Pierre naturelle, la résistance au gel est jugée par la valeur du coefficient de ramollissement.
12. Conductivité thermique et capacité thermique des matériaux de construction.
Conductivité thermique
Conductivité thermique- la capacité d'un matériau à conduire un flux de chaleur à travers son épaisseur en présence d'un écart de température sur les surfaces limitant le matériau. L'indicateur de conductivité thermique est le coefficient de conductivité thermique λ. Parfois, la conductivité thermique est exprimée comme l'inverse de λ - résistance thermique (R = 1 / λ).
Le coefficient de conductivité thermique dépend de la nature du matériau, de sa structure, de sa porosité et de son humidité. Un matériau cristallin est généralement plus conducteur thermique qu’un matériau amorphe. Le coefficient de conductivité thermique des matériaux en couches (plastiques en couches) et fibreux (bois) dépend de manière significative de la direction du flux de chaleur par rapport aux couches ou aux fibres. Ainsi, dans le bois, le long des fibres, il est environ deux fois plus grand que dans le sens traversant.
La valeur de λ est d’autant plus grande que les pores des matériaux sont grands. Le coefficient diminue avec la diminution densité moyenne les matériaux homogènes et les matériaux à porosité développée et à faible humidité ont la conductivité thermique la plus faible. Lorsque le matériau est humidifié, sa conductivité thermique augmente, puisque le coefficient de conductivité thermique de l'eau est environ 25 fois supérieur à celui de l'air. Ci-dessous se trouvent les coefficients de conductivité thermique de divers matériaux, W/(m°C) ; à titre de comparaison, les valeurs λ de l'eau et de l'air sont données :
cuivre……………………. 403,00
acier……………………. 58h00
granit……………………. 2,92
béton lourd…………. 1,28-1,55
Brique d'argile………. 0,70-0,85
tuf……………………….. 0,35-0,45
le long des fibres 0,30
à travers les fibres 0,17
laine minérale 0,06-0,09
béton isolant. .0,03-0,08
eau… … 0,599
air 0,023
La conductivité thermique est d'une importance pratique lors du choix des matériaux pour les murs extérieurs, les plafonds et les revêtements des bâtiments, l'isolation des réseaux de chaleur, des réfrigérateurs, des chaudières, etc.
Capacité thermique
La capacité thermique est la propriété d’un matériau d’absorber la chaleur lorsqu’il est chauffé et de la restituer lorsqu’il est refroidi. Le rapport entre la capacité thermique et une unité de quantité de matériau (en masse ou en volume) est appelé capacité thermique spécifique, qui est numériquement égale à la quantité de chaleur (en J) nécessaire pour chauffer 1 kg de matériau de 1 °C. La capacité thermique spécifique, kJ/(kg - °С), des matériaux ci-dessous est :
acier 0,46-0,48
alliages d'aluminium 0,90
matériaux en pierre naturelle 0,75-0,93
béton lourd 0,80-0,92
brique 0,74
pin. . 2.51
La capacité thermique est prise en compte lors de la détermination de la résistance thermique des clôtures extérieures des bâtiments chauffés (les matériaux ayant la capacité thermique spécifique la plus élevée sont requis), lors du calcul de l'échauffement des composants du béton et du mortier, ainsi que des mastics pour travaux dans heure d'hiver et ainsi de suite.
Stabilité thermique des matériaux.
La stabilité thermique des réfractaires est appelée leur capacité à ne pas s'effondrer, c'est-à-dire à conserver leur forme d'origine sans éclats, fissures et coupures lors d'un changement brusque de température.
Ces destructions de produits réfractaires peuvent passer par l'apparition de contraintes internes dans ceux-ci, dues à l'apparition d'un gradient de température sur la section transversale des produits. Par conséquent, les contraintes internes (cisaillement ou tension) dans un matériau réfractaire, toutes choses égales par ailleurs, dépendent de son coefficient de dilatation linéaire en température : elles augmentent avec l'augmentation de ce dernier. Lorsque la valeur de ces contraintes devient supérieure à la résistance au cisaillement ou à la traction du matériau, le produit aéroréfrigérant échoue.
Les forces de cohésion qui s'opposent à la destruction des produits sont caractérisées par la présence d'un état élastique du matériau - le module d'élasticité en cisaillement ou en traction. La résistance d'un matériau aux contraintes thermiques qui y surviennent diminue avec l'augmentation de la valeur du module d'élasticité. Le module d'élasticité d'un matériau est directement proportionnel à sa résistance à la compression, la résistance thermique d'un matériau est donc inversement proportionnelle à sa résistance à la compression.
La destruction (déformation) des matériaux réfractaires par les contraintes thermiques se déroule en deux étapes : dans la première, les fissures sont nucléées, dans la seconde, elles se propagent et se développent.
Résistance thermique Les matériaux réfractaires en termes généraux, c'est-à-dire si leurs dimensions, caractéristiques structurelles et conditions d'essai ne sont pas prises en compte, peuvent être caractérisés par le coefficient de résistance thermique Kt.
où λ est la conductivité thermique du matériau ; σ - limite, résistance à la traction ; capacité calorifique ; ρ - masse volumétrique ; a - coefficient de température de dilatation linéaire ; E est le module d'élasticité.
La résistance thermique des matériaux réfractaires denses est déterminée selon la méthode standard (selon GOST 7875-56) par le nombre de cycles thermiques (chauffage et refroidissement brutal) que le matériau peut supporter jusqu'à un certain degré de destruction : Les produits entiers sont prélevés pour les tests ou des échantillons de 230 × 113 en sont découpés × 65 mm. Avant les tests, les échantillons sont séchés et pesés avec une précision de 5 g. Ils sont chauffés dans un four électrique spécial équipé de radiateurs au carborundum. Les échantillons sont introduits dans le four préchauffé à 1300°C avec la face d'extrémité (le plus petit bord) à une profondeur de 50 mm (sur la longueur de l'échantillon) et maintenus 10 min à cette température. Après chauffage, les échantillons sont retirés du four et descendus avec l'extrémité chauffée dans une cuve remplie d'eau courante à une température de 5-25°C jusqu'à une profondeur de 50 mm pendant 5 minutes. Ensuite, les échantillons sont conservés à l’air pendant 5 à 10 minutes. Le chauffage et le refroidissement rapide sont répétés jusqu'à ce que l'échantillon ait perdu 20 % de sa masse. Un chauffage suivi d'un refroidissement constitue un cycle thermique. Les résultats des tests sont exprimés en nombre de cycles thermiques complets auxquels l'échantillon a résisté avant de perdre 20 % de sa masse d'origine. Un cycle thermique dans lequel la perte/masse de l'échantillon dépasse 20 % n'est pas considéré comme une combustion pour déterminer la stabilité thermique de l'échantillon.
Il n'existe actuellement aucune méthode standard pour déterminer la stabilité thermique des poids légers réfractaires (produits réfractaires d'isolation thermique).
Les méthodes suivantes pour déterminer la stabilité thermique de tout matériau poreux sont connues et utilisées.
1. Le matériau est chauffé à différentes températures sur des plaques de céramique ou de métal, puis refroidi à l'air. Ces processus vérifient et enregistrent le nombre de cycles de chauffage-refroidissement avant fissures ou rupture des éprouvettes.
2. La méthode est la même, mais le matériau est refroidi avec un jet d'air comprimé ou, par temps froid eau.
3. Déterminer la perte de résistance du matériau lors de la compression après un ou plusieurs cycles de chauffage - refroidissement dans l'air (cycles de chauffage de l'air).
4. Lors du processus de chauffage ou de refroidissement de l'échantillon d'essai, la différence de température maximale dans sa paroi est déterminée avant l'apparition de fissures, c'est-à-dire la vitesse de chauffage et de refroidissement autorisée.
Résistance thermique.
Thermique des contraintes surviennent en raison du gradient de température. Ils s'observent avec une répartition inégale de la température, avec une inhomogénéité de la composition des phases (et la dilatation thermique qui en résulte), ainsi qu'avec une anisotropie thermique. extensions. Le degré d'influence thermique. les contraintes dans différents produits dépendent de l'ampleur de ces contraintes, de leur répartition dans le volume, ainsi que de la structure et du matériau St-in.
Résistance thermique, résistance à la chaleur - la capacité des matériaux fragiles à résister à la chaleur sans destruction. tension pour des changements de température simples et multiples. Habituellement, le critère, c'est-à-dire est critique. état thermique correspondant à l'apparition d'un thermique visible. des fissures. Souvent, c'est-à-dire caractériser la température de l'essaim, le chauffage jusqu'à un essaim et le refroidissement rapide ultérieur réduisent considérablement les effets mécaniques. la résistance du matériau en raison de l'apparition de dommages dans celui-ci est déterminée. action thermique. souligne. Ceux. également déterminé par le changement de résistance des échantillons avant et après un brusque saut de température (changement de chaleur), par exemple. par refroidissement rapide à l'air ou dans l'eau d'un échantillon chauffé dans une étuve.
Dans la plupart des cas, il s'agit de quantités, d'une mesure de résistance thermique. les tensions considèrent le maximum, la différence de température entre les isothermes. surfaces sur lesquelles le corps est détruit d'une certaine manière. conditions de transfert de chaleur. En cas de destruction, la valeur du thermique. la contrainte est égale à la résistance à la traction du matériau ; en termes généraux, max, la différence de température est déterminée par le produit de deux indicateurs - la résistance thermique du matériau. tension R et facteur de forme S : A tmax ** RS. Le critère R dépend des conditions de chauffage et du basique. St. dans le matériel. Le facteur 5 prend en compte la dépendance thermique. contraintes liées à la forme et à la taille des produits.
Le rôle du thermique la contrainte n'est significative que pour le comportement des matériaux fragiles ; en présence de plasticité ou dans la région. plasticité à haute température des matériaux fragiles, ces contraintes se relâchent. Leur rôle augmente à des taux de changement de température supérieurs au taux de plasticité. déformation.
Dans la plupart des cas, T. est évalué expérimentalement par des qualités, des indicateurs ; dans ce cas, la procédure de test doit être adaptée aux conditions de service des produits. Les techniques consistent à déterminer l'état de prototypes avant et après exposition à un gradient de température. Ils peuvent être divisés en tests thermiques uniques. cycle, chauffage et refroidissement répétés ou cycliques et en post. mode température. Le plus souvent, le nombre de cycles thermiques que le produit peut supporter est déterminé. T. est caractérisé par le nombre de cycles thermiques avant l'apparition des fissures et avant la perte de 20 % de la masse. Dans la recherche. D'autres méthodes sont également utilisées en pratique : elles modifient le type de cycles thermiques (par exemple, elles chauffent jusqu'à 800°C ou les refroidissent à l'air), déterminent la perte de résistance après un ou plusieurs cycles thermiques, un écart de température destructeur, etc.
La comparaison des matériaux selon T. est souvent effectuée en mesurant le complexe de leur St., combinant St. Îles en décomposition. critères qui montrent la capacité d’un matériau à résister à l’initiation et à la propagation de fissures. La différence de température provoquant la destruction (ou l'apparition d'une fissure), avec limitation complète de la déformation en température R- Cob (1 - ft) / Ea, où C - const ; o - résistance à la traction ; /u - coefficient. Poisson; E - module d'élasticité ; une - coefficient thermique linéaire extensions. Avec un changement instantané de la température de surface, la constante C est égale à 1 ; à faibles taux de transfert de chaleur, elle est égale au coefficient. conductivité thermique et lorsque la température change avec un poteau, vitesse - coefficient. diffusivité thermique. Parfois, la fracture n'est pas considérée comme l'apparition d'une fissure, mais comme sa propagation à travers le corps, car des fissures naissantes existent dans la structure du matériau. Alors le critère de résistance thermique peut être une valeur inversement proportionnelle à la déformation élastique destructrice accumulée dans les unités. volume R - E / o, ou la résistance du matériau à la propagation des fissures R - Eu / st b (u - sp. énergie de surface effective).
1. Résistance chimique des matériaux d'origine inorganique
La résistance chimique des matériaux d'origine inorganique dépend d'un grand nombre de facteurs. Ces facteurs comprennent : la composition chimique et minéralogique, la porosité (pores ouverts et fermés), le type de structure (amorphe, finement cristalline, grossièrement cristalline), la nature du milieu agressif et sa concentration, la température, la pression, le mélange du milieu. , etc. La plupart de ces facteurs agissent ensemble dans diverses combinaisons, ce qui complique grandement la sélection du matériau ou du revêtement approprié.
Par la composition chimique du matériau, on peut essentiellement juger de son comportement probable dans divers environnements agressifs. Les matériaux résistants aux acides devraient inclure ceux dans lesquels prédominent les oxydes d'acide insolubles ou peu solubles - la silice, les silicates faiblement basiques et les aluminosilicates. Ainsi, par exemple, les aluminosilicates complexes ont une résistance accrue aux acides en raison de leur teneur élevée en silice, qui est insoluble dans tous les acides, à l'exception du fluorhydrique. Dans le même temps, les aluminosilicates hydratés de type kaolin n'ont pas de résistance aux acides, puisque les oxydes d'acide y pénètrent sous forme d'hydrates. Plus la teneur en silice des matériaux d’origine inorganique, tant naturelle qu’artificielle, est élevée, plus leur résistance aux acides est élevée. Ainsi, par exemple, les quartzites, produits à base de quartz fondu contenant presque 100 % de SiO2, ont une résistance aux acides presque absolue. Les matériaux contenant des oxydes basiques ne résistent pas aux acides et sont détruits par l'action des acides minéraux, mais résistent aux alcalis, tels que les calcaires ou les magnésites et les ciments de construction courants. 4
La composition minéralogique du matériau d'origine inorganique, le nombre de ses composants individuels et leurs propriétés ne sont pas moins importants. Ainsi, par exemple, les roches naturelles, qui sont dans de nombreux cas des polyminéraux, en raison de la différence des coefficients de dilatation thermique de leurs composants individuels, sont sujettes à la fissuration lors de changements brusques de température ; en particulier, la teneur en quantités importantes de mica dans les granites peut provoquer leur délaminage. Il convient également de prendre en compte les substances cimentées par les matériaux d'origine inorganique. Par exemple, certains grès contenant de grandes quantités de quartz et cimentés avec de la silice amorphe sont plus résistants aux acides que les grès cimentés avec de la chaux ou d'autres minéraux carbonatés.
La destruction de matériaux d'origine inorganique se produit parfois en raison de la porosité du matériau. La destruction des matériaux poreux est principalement causée par l'apparition de contraintes dans le matériau dues à la cristallisation de sels dans les pores, au dépôt de produits de corrosion dans ceux-ci ou au gel de l'eau dans les pores. Lorsque le volume poreux est complètement rempli et en raison de l’absence de possibilité d’expansion, la destruction mécanique du matériau est inévitable. La cristallisation des sels dans les pores ouverts des matériaux de construction (béton, ciment, etc.) est le plus souvent observée dans les climats secs et chauds, lorsque des parties de structures entrent en contact avec des sols salins. L'humidité contenue dans ce dernier s'évapore intensément. Les sels déposés sur les matériaux de construction remplissent progressivement les pores. La pression de cristallisation se développant dans ces conditions peut atteindre 0,44 MN/m2. La résistance chimique d’un matériau dépend également de sa structure. Avec une structure cristalline du matériau, sa résistance est plus élevée qu'avec une structure amorphe.
Les matériaux structurels inorganiques comprennent :
matériaux silicatés naturels résistants aux acides
1. Granites (constitués de 70 à 75 % de SiO2, 13 à 15 % d'Al2O3, 7 à 10 % d'oxydes de magnésium, calcium, sodium ; résistance à la chaleur jusqu'à 250 °C).
En plus de son utilisation dans la construction, des boîtiers de précipitateurs électrostatiques, des tours d'absorption dans la production d'acides nitrique et chlorhydrique, des dispositifs de production de brome et d'iode en sont fabriqués.
2. Beshtaunites (constituées de 60 à 70 % de SiO2 ; elles sont dures, réfractaires, résistantes à la chaleur jusqu'à 800 °C). Les beshtaunites sont utilisées comme matériau de revêtement pour les appareils utilisés dans la production d'acides minéraux.
3. Andésites (constituées de 59 à 62 % de SiO2 ; bien usinées, mais pas solides). Il est utilisé comme charge dans les ciments et bétons résistants aux acides.
4. Amiante (3MgOCH2SiO2*2H2O ; résistant au feu). Il est utilisé comme matériau auxiliaire sous forme de fils, de toile filtrante, de charge, pour l'isolation des corps d'appareils.
· Matériaux silicatés artificiels
1. Moulage de pierre (représente des matériaux fondus ayant une structure cristalline ; obtenus par fonte de roches avec des additifs à 1 400 - 145 °C et traitement thermique ultérieur des produits coulés). La fonte de pierre se caractérise par une résistance chimique élevée, une résistance mécanique, une résistance élevée à l'abrasion et est utilisée à des températures ne dépassant pas 150 °C.
2. Verre silicaté (à base de SiO2 (65-75%), d'oxydes de métaux alcalins et alcalino-terreux comme additifs). Il présente une transparence élevée, une bonne résistance mécanique, une faible conductivité thermique et une résistance aux produits chimiques. Il est largement utilisé comme matériau de structure et de revêtement. Des réfrigérateurs à serpentins en sont fabriqués, colonnes de distillation, pièces d'équipement individuelles.
3. Verre résistant à la chaleur (63,3 % SiO2 ; 5,5 % Al2O3 ; 13,0 % CaO ; 4,0 % MgO ; 2,0 % NaO ; 2,0 % F). Il a une résistance à la chaleur jusqu'à 1000 - 1100C, résiste à une pression jusqu'à 4,5 - 5,0 MPa, résistance à la flexion 600 - 800 kg/cm2.
4. Verre d'alumine-magnésie (71 % SiO2 ; 3 % Al2O3 ; 3,5 % CaO ; 2,5 % MgO ; 1,5 % K2O ; 13-15 % Na2O). Utilisé pour fabriquer des tissus filtrants durables. À 80 - 100 °C, l'acide chlorhydrique a un faible effet sur le verre alumine-magnésie, l'acide sulfurique a un effet plus fort.
5. Le verre de quartz est obtenu en faisant fondre les variétés naturelles les plus pures de quartz cristallin, de cristal de roche, de quartz veineux ou de sable de quartz avec une teneur de 98 à 99 % de SiO2. Le verre de quartz résiste à tous les acides de toute concentration à haute température (à l'exception de l'acide fluorhydrique à température ambiante et de l'acide phosphorique à des températures supérieures à 250°C), transmet les rayons UV et IR, est étanche aux gaz jusqu'à 1300°C. Les produits qui en sont issus résistent longtemps à une température de 1100 à 1200C.
6. Sitalls - matériaux vitrocéramiques obtenus dans certaines conditions de cristallisation du verre. Ils sont 5 fois plus résistants que le verre ordinaire, résistants à la chaleur jusqu'à 1000 °C et résistent bien à l'usure abrasive.
· Matériaux céramiques
1. L'émail résistant aux acides est une masse vitreuse obtenue par fusion de roches (sable de quartz, argile, craie) avec des fondants (borax, soude, potasse) à haute température. De plus, la composition des émaux comprend des oxydes de NiO, CaO, TiO2, ZrO2, SnO2, Cr2O3, etc. L'émail est très stable dans les acides, les produits avec revêtements d'émail fonctionnent en milieu liquide jusqu'à 200C, en milieu gazeux jusqu'à 600 - 700C.
2. La porcelaine est un matériau à grains fins, imperméable à l'eau et aux gaz. La porcelaine est résistante aux acides, dure, résistante à l'usure, résiste aux changements brusques de température et a une faible porosité.
Matériaux liants
1. Le ciment contient dans sa composition une charge finement broyée résistante aux acides ou aux alcalis.
2. Le béton est un corps solide semblable à de la pierre. Il est obtenu à partir d'un mélange de béton - ciment, eau et charges (gravier, pierre concassée, sable de quartz, etc.). Ils ont une faible résistance à la traction et à la flexion ; pour éliminer cet inconvénient, le béton est renforcé par des armatures en acier. Ce matériau est du béton armé.
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DURABILITÉ DES MATÉRIAUX DE CONSTRUCTION- la capacité à maintenir la résistance, les qualités structurelles et autres fonctionnalités bénéfiques sous diverses influences physiques et chimiques. Les méthodes de laboratoire déterminent la résistance des matériaux aux effets de la température, de l'humidité, du champ électrique, de la lumière, ainsi qu'à l'action des agents oxydants, des acides, des alcalis, des sels, etc. Les propriétés des matériaux de construction en pierre saturés d'eau pour résister à la destruction lors du gel et la formation de glace dans leurs pores est appelée résistance au gel . Il est généralement déterminé par le nombre de cycles de tests de laboratoire standard, au cours desquels la congélation d'échantillons saturés d'eau alterne avec leur décongélation dans l'eau.
La résistance à long terme d'un matériau à l'action de températures élevées et élevées est appelée résistance thermique ou résistance à la chaleur. La résistance aux températures très élevées est appelée résistance à la chaleur et la résistance aux flammes est appelée résistance au feu. Sous l'action des températures élevées, les métaux ramollissent et fondent, le béton et les pierres se déshydratent, réduisant fortement leur résistance, jusqu'à leur destruction. Les matériaux à base organique, comme le bois, le béton bitumineux et les plastiques, sont particulièrement modifiés et détruits.
La diminution de la résistance des matériaux sous l'action de températures élevées se produit progressivement, et lorsqu'une certaine température est atteinte, très rapidement. Une propriété importante des matériaux en pierre et des thermoplastiques (ou des compositions à base de résines synthétiques) est leur résistance à l'eau, estimée par le ampleur de la perte de résistance lorsqu’elle est saturée d’eau. Un indicateur de la résistance à l'eau est le coefficient de ramollissement - le rapport entre la résistance à la traction d'un matériau saturé d'eau et la résistance du même matériau à l'état sec. Pour les matériaux à base organique, la résistance à la pourriture et à la destruction par les champignons et les micro-organismes est également importante - la biostabilité (notamment pour le bois) - et la résistance au "vieillissement" sous l'action de la lumière et du soleil pour les plastiques.
Dans certains cas particuliers, la résistance des matériaux à l'action de rayonnements de diverses natures (rayons X, rayons gamma, neutrons) compte. Lorsque les matériaux sont exposés à des liquides agressifs et à des gaz humides, la résistance chimique (résistance à la corrosion) est importante. Un type essentiel de cette résistance est la résistance aux acides. La méthode conditionnelle pour sa détermination en laboratoire consiste à faire bouillir pendant une heure un échantillon broyé du matériau dans de l'acide sulfurique concentré. Cependant, certains métaux, comme l'acier, bien que non résistants aux acides dilués, résistent à de fortes concentrations d'acides, ce qui s'explique par la formation d'une couche protectrice sur le métal.
Les oxydants forts sont particulièrement agressifs envers les métaux et de nombreux plastiques : acides nitrique, chromique et certains autres, ainsi que les peroxydes et certains gaz - oxygène, ozone, chlore. La résistance aux alcalis des matériaux caractérise leur capacité à résister à l'action de bases faibles - solutions de chaux, de soude, de potasse, d'ammoniaque, ainsi que d'alcalis forts ou caustiques - soude caustique et potassium. La résistance à la cristallisation des sels dans les pores du matériau (ou, notamment, pour les bétons de ciment, la résistance aux sulfates) s'exprime par la capacité du matériau à résister à la destruction lorsque des hydrates cristallins de gypse ou d'hydrosulfoaluminate se forment dans les pores du matériau, qui se forment avec une augmentation de volume et détruisent les bétons poreux.
La résistance de nombreux matériaux à base organique - béton bitumineux, thermoplastiques et autres - aux huiles et solvants apolaires : essence, benzène, toluène, etc. est essentielle. Elle dépend de la solubilité des matériaux dans ces liquides. La résistance des matériaux (notamment les métaux) à l'action de certains agents s'apprécie dans le temps par une variation de poids ou une perte de résistance, ainsi que par la profondeur de la lésion. Souvent, une telle évaluation est exprimée en points ou en signes conditionnels. Les principaux moyens d'augmenter la résistance des matériaux de construction sont d'augmenter leur densité, de réduire le nombre de pores disponibles pour la pénétration de l'humidité et des substances dissoutes par celle-ci, de modifier la composition chimique du matériau, en tenant compte d'un effet agressif spécifique.