Адгезионная способность материалов – как одно из важнейших химических свойств веществ.




Я выбрала данное свойство, поскольку интересно рассмотреть его значение и влияние на процессы, связанные с дорожным строительством. Для России качество и долговечность дорог является особенно важной проблемой, требующей инновационного подхода к ее решению. Моя работа поможет понять пользу и важность такого химического свойства материалов, как адгезия. Кроме того, я рассмотрю возможные пути решения проблемы с применением методов, основанных на адгезионной способности веществ.

 

Для начала я бы хотела раскрыть понятие адгезии и дать краткую характеристику данному химическому свойству. Адгезионная способность веществ подразумевает под собой сцепление, а также связь находящихся во взаимодействии разнородных по составу поверхностей объектов (как твердых, так и жидких). Это достигается за счет межатомных сил притяжения и оценивается усилием отрыва, который относят к единице площади контакта. Данное свойство чрезвычайно важно для сварки, пайки и склеивания материалов, а также нанесения покрытий, когда один из объектов в начальной стадии жидкий. Кроме того, физико-химическая адгезия зачастую может быть дополнена механической - когда затвердевший клей или покрытие сцепляются с неровностями и шероховатостями твердой поверхности. Свойство адгезии используется при облицовочных работах в случаях, когда плиты крепятся к раствору только за счет сил сцепления без устройства специальных креплений. Адгезионная способность материалов – это также сопротивление отрыву и разделению контактирующих материалов. Усилие отрыва, отнесенное к единице плошали контакта является количественной мерой адгезии. Данное свойство чрезвычайно важно при сварке и пайке материалов, склеивании, нанесении защитно-декоративных (эмалевых, лакокрасочных и др.) покрытий.

 

Теперь перейдем к рассмотрению понятия адгезии в рамках строительства дорог. Описанное выше свойство имеет является важнейшей составляющей качества и долговечности дорожных покрытий, обеспечивает прочное сцепление битумных вяжущих и минеральных материалов. При невыполнении данного условия возникают такие явления, как эрозия, шелушение, выкрашивание и образование трещин. Это все приводит к тому, что дорожное покрытие перестает быть водостойким и морозостойким. Адгезия битума – это межфазное взаимодействие между поверхностями различной природы, которые пребывают в контакте. Если рассматривать строительство дорожных покрытий, первой поверхностью является битум, а в качестве второй выступает минеральный материал. Чем прочнее данная связь, тем дорога будет более долговечной и качественной. Поэтому адгезия является одной из основополагающих эксплуатационных характеристик битумов.

Образование адгезионной связи обычно происходит в течение двух стадий. Сначала наблюдается перемешивание молекул битума к поверхности субстрата и их определенное ориентирование в межфазном слое. Данная стадия называется транспортной, во время которой битум переводится в жидкое состояние путем плавления. Далее происходит непосредственное взаимодействие битума и минерального материала благодаря химическим силам, а также силам Ван-дер-Ваальса. Завершением процесса адгезии является межмолекулярное взаимодействие контактирующих фаз, в результате чего битум окончательно твердеет. Двойное электрическое поле, которое образуется на поверхности раздела пленки битума и минерального материала, является необходимым условием адгезии. Полярность асфальтенов и мальтенов битума значительно влияет на данный процесс. Полярность характеризуется электропроводностью веществ в неполярных растворителях. Дорожный битум, несмотря на содержание гидрофильных компонентов (органических асфальтеновых и нафтеновых кислот), является гидрофобным. Другие же составляющие битума (смолы, полициклические ароматические соединения, гетероатомсодержащие соединения) оказываются неспособными обеспечивать требуемую адгезию битума. Также кислородсодержащие соединения имеют малое влияние на взаимодействие с минеральной частью асфальтобетона.

Одним из возможных путей улучшить качество асфальтобетонных смесей является предварительная обработка минеральных составляющих. Например, при работе с песчано-гравийными смесями, возможным способом улучшить адгезию является орошение минеральных компонентов раствором солей алюминия и железа. Он выступает в качестве катиона, который прочно связывается с ОН-группами силиката, что позволяет добиться прочного закрепления битумной пленки. Данное решение позволит повысить качество сцепления битума с поверхностью, за счет чего улучшатся физико-химические показатели асфальтобетонов.

Другим способом улучшения адгезии может быть использование поверхностно-активных веществ. Данные вещества способствуют снижению поверхностного натяжения и усиливают адсорбционные и хемосорбционные процессы на границе раздела фаз. Дорожные работники в качестве адгезионных добавок используют отходы химической, пищевой и лесохимической промышленности. Однако данные добавки являются малоэффективными из-за непостоянности состава и неконтролируемых показателей качества. Стабилизаторами почв при строительстве грунтовых работ и аэродромов являются некоторые ПАВ (катионоактивные вещества - лигнинсульфонаты). При строительстве асфальтовых дорог добавление ПАВ к битумным дорожным и изоляционным покрытиям увеличивает адгезию битума к покрываемым поверхностям. Это позволяет повысить прочность, водоустойчивость, а также долговечность дорожных покрытий. Повысить качество и продлить срок службы дорожных конструкций во многих ситуациях можно путем улучшения адгезии вяжущего вещества к поверхности обрабатываемых им материалов. Разнообразные ПАВ и ПАВ-содержащие продукты вводятся в битум или наносятся на поверхность обрабатываемых минералов для достижения вышеуказанной цели. Путем снижения напряжения на границе раздела битум – минерал, данные добавки способствуют лучшему обволакиванию зерен каменного материала вяжущим. Это облегчает приготовление битумоминеральных смесей (как горячих, так и холодных), повышает прочность, водоустойчивость и долговечность дорожных покрытий. Таким образом, адгезионные присадки препятствуют смыванию битума с поверхностей материалов, а также придают вяжущему способность вытеснять с поверхности пленку воды, что делает поверхность олеофильной.

 



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2019-04-28 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: