Бейорганикалық ұнтақ құрылыс материалдардың гидрофобтығын анықтау

Қ ұ рылыста жә не қ ұ рылыс материалдарын қ олдануда судың немесе басқ а да сұ йық тық тардың қ атты дене бетіне жұ ғ уы немесе қ атты денені шайуы, ә р тү рлі процестердің жү руіне елеулі ә сер етеді.

Жұ ғ у жә не шаю процесіне кө птеген факторлар ә сер етеді, атап айтқ анда: қ атты дене бетінің беттік бос энергиясы, беттің кедір бұ дырлығ ы мен ә ртектілігі, бетте тү рлі адсорбцияланғ ан газдар мен майлардың болуы т.б.

Кейбір термодинамикалық ү рдістерді қ арастырғ анда ә рекеттесуші фаза-лардың беттік айырмашылығ ының бар екендігін ескеру қ ажет. Себебі, кез келген фазалар айырмашылығ ының беті кү ш ө рісінің кө зі болып табылады. Кү ш ө рісі кернеулігінің, яғ ни екі фаза айырмашылығ ы бетіне сә йкес келетін бос энергияның артық мө лшерінің ө лшемі, сұ йық орта ү шін беттік кернеулік деп аталатын, меншікті беттік энергия (s) болып табылады. s жә не S беттік қ абат ауданын біле отырып, F энергияны есептеп табуғ а болады:

F = S× s.

Қ атты денелер ү шін беттік энергия жаң а беттік бірлікті алу ү шін жұ мсалатын энергия мө лшеріне тең.

Беттік кернеулік сан жағ ынан жаң а беттік бірліктің тү зілуіне жұ мсалатын кү шке тең. Бұ л екі шама сұ йық тар ү шін бір-біріне тең, ал қ атты денелер ү шін ә р тү рлі болады.

Қ атты денелер ү шін беттік кернеулікті тікелей ө лшеуге болмайды, себебі қ атты денелер ү шін жаң а бетті тү зуші қ айтымды процесс тә н емес. Қ атты денелерде жаң а бетті тү зуші барлық процестер қ айтымсыз. Ә р тү рлі қ атты денелердің беттік кернеулігі тү рліше, бірақ барлық жағ дайда сұ йық тардың беттік кернеулігінен жоғ ары болады жә не шаршы сантиметр ү шін жү з жә не мың дағ ан эргпен есептеледі.

Қ атты денелердің беттік кернеулігін де тө мендетуге болады. Бұ л қ ұ былыс еріген заттың қ атты дене бетіне жұ ғ уы жә не адсорбциялануы кезінде байқ алады. Сұ йық тың қ атты денеге жұ ғ у қ ұ былысын қ арастырайық.

Тамшыны қ атты бетке тамызғ ан кезде ү ш тү рлі жағ дай болуы мү мкін: 1) тамшы бетте жайылып кетеді; 2) тамшы бетте шар тү рінде қ алып қ ояды; 3) тамшы бетте белгілі бір шеттік бұ рыш тү зе отырып, жартылай жайылады.

Сұ йық тық тың қ атты денеге жұ ғ у дә режесін сипаттау ү шін, қ атты дене мен сұ йық тық тың табиғ атын ескеретін параметрлерді байланыстыратын тең деу шығ ару қ ажет. Қ атты денеге сұ йық тық тың жұ ғ уының термодинамикалық теориясы мү мкіндіктері аймағ ында, бұ л мә селені мына тең деу кө мегімен шешуге ә рекет етуде:

= (s_қ.г – s_қ.с.)/ s_c.г. = В.

Бұ л тең деу q жұ ғ у бұ рыштарын қ атты дене - газ (s_қ.г.), қ атты дене - сұ йық (s_қ.с), сұ йық -газ (s_c.г.) шекараларындағ ы беттік кернеуліктермен байланыс-тырады.

Тең деуден шығ атын қ орытындыларғ а сә йкес су жанасу кезінде ойыс бет тү зетін, яғ ни шеттік бұ рышы 90⁰ аз ( > 0) қ атты денелер негізінен жұ ғ атын немесе гидрофильді; кері жағ дайда (дө ң ес бет q> 90⁰, < 0) жұ қ пайтын немесе гидрофобты деп есептеледі. Соғ ан сә йкес жұ ғ у шамасы +1-ден (q = 0⁰ болғ анда) –1 дейін (q = 180⁰ болғ анда) ө згеруі мү мкін.

,

мұ ндағ ы В жұ ғ у шамасы.

Мұ ндағ ы шамасы В жұ ғ у деп аталады. Жұ ғ у жағ дайы ө згергенде бұ л бұ рыш ө згереді. Толық жұ ғ уғ а (q = 0) В=1 жауап беретіні анық. Сұ йық қ атты денеге олардың молекулаларының арасындағ ы ә сер аз болғ ан сайын жақ сы жұ ғ ады. Аз беттік кернеулікке ие болғ ан полярсыз сұ йық тар, негізінде беттерге жақ сы жұ ғ ады. Бұ л жағ дайда алынғ ан екі сұ йық тық тан дененің бетіне, қ айсысының қ атты денемен полярлық айырмашылығ ы аз болса сол жақ сы жұ ғ ады.

q бұ рышын анық тау ә дістерінің бірі, қ атты дененің горизонталь бетінде тұ рғ ан тамшы пішіні бойынша тікелей ө лшеу болып табылады. Тамшы про-филін, оның бейнесін экранғ а проекциялау арқ ылы ұ лғ айтылғ ан масштабта алады. Бейненің ең жоғ ары анық тығ ына қ ол жеткізіп, контурларын карандаш-пен сызып шығ ады. Суретте тамшы контуры мен тө с етегінің қ иылысу нү ктесіне жанасу сызығ ын жү ргізіп, транспортирмен жанасу сызығ ының ең кіші бұ рышын ө лшейді.

Шеттік бұ рыш ә рқ ашан сұ йық бағ ытында есептеліп, сұ йық тамшысының қ атты дене бетіне тү йісу нү ктесі мен қ атты дене беті арасындағ ы бұ рыш мә німен анық талады (s_1–2 жә не s_1–3 беттік кернеуліктері векторлары бағ ыттары арасындағ ы бұ рыш). Ол жеткілікті дә режеде дә л анық талып бетке жұ ғ у ө лшемі қ ызметін атқ арады. Егер q < 90⁰ болса бетке жақ сы жұ ғ ады, егер q > 90⁰ – нашар жұ ғ ады деп есептеледі.

Осығ ан сә йкес шеттік бұ рыштың мә нін бағ алау жә не осы мә нді басқ ару мақ сатында, оны қ атар болатын кө лемдік фаза қ асиеттерімен байланыстыру, қ ұ рылыс материалдары бетін гидрофобтау процесі ү шін маң ызы ерекше. Жұ ғ удың тепе-тең дік шеттік бұ рышын білу капиллярлы-кеуекті денелердегі сұ йық тың ө зін тұ туын анық тауда кө мектеседі.

Жұ мыстың мақ саты: Тү рлі ұ нтақ тә різді қ ұ рылыс материалдарының гидрофобтығ ын жә не оларғ а гидрофобты қ оспалардың ә серін анық тау.

Қ ондырғ ылар мен материалдар: стакан, қ ұ рғ ақ шыны немесе металл платсинка, бір бет қ ағ аз жә не техникалық таразы;

Зерттелетін материалдар: цемент, ә к, ұ нтақ талғ ан қ ұ м, ұ нтақ талғ ан шлак, саз, кү кірт;

Гидрофобтаушы қ оспалар: мылонафт, олейн қ ышқ ылы, синтетикалық май қ ышқ ылдары.

Жұ мыстың барысы:

Ұ нтақ тардың гидрофобтығ ын анық таудың 1 ә дісі.

Ө лшегіш стаканғ а су қ ұ йып дайындалғ ан ү лгілерден (2-3г) ыдыстың қ абырғ асына тимейтіндей етіп саламыз. Егер материал гидрофобты болса, ол судың бетінде жұ қ а қ абық ша тү зеді, гидрофильді болса сумен араласып, ериді немесе тұ нбағ а тү седі.

Ұ нтақ тардың гидрофобтығ ын анық таудың 2 ә дісі.

Зертханада бар шикізаттық материалдар мен қ ұ рылыс материалдарынан 5-10г салмақ та ө лшеп алып, арнайы металл ступкада ұ нтақ таймыз. Алынғ ан ұ нтақ ты №0, 008 електен ө ткізеді. Електен ө ткен материал нұ сқ аларын алдын ала тазаланып, кептірілген шынының бетіне біртегіс етіп жайып, пипетканың кө мегімен бір тамшы су тамызамыз. Гидрофобты материалдың бетінде су тамшысы ө зінің пішінін ө згертпей тұ рып қ алады. Материал гидрофильді болса су тамшысы материалдың бетінде жайылып кетеді.

Ұ нтақ тардың гидрофобтығ ын анық таудың 3 ә дісі.

Қ ұ рғ ақ стаканғ а жартысына дейін ұ нтақ ты салып, оның ү стіне ақ ырындап стакан қ абырғ асымен біртіндеп су қ ұ яды. Гидрофобты ұ нтақ тармен су араласпайды, 1-2 сағ ат ө ткен соң суды қ ұ йып алып, ұ нтақ ты қ ағ аздың бетіне тө гуге болады, бұ л жағ дайда ұ нтақ қ ұ рғ ақ кү йінде қ алады. Ал гидрофильді ұ нтақ тар бұ ндай жағ дайда суды сің іріп алып, суспензияғ а айналады.