Prof. dr. hab. Julia A. Szczepoczkina

Iwanowski Państwowy Uniwersytet Politechniczny,

Iwanowo, Rosja

Obtopienie powierzchni kompozytów budowlanych

Dla obrony od nieprzychylnego oddziaływania otoczenia kompozyty budowlane mogą pokrywać się cienką warstwą szkła. Takie pokrycia zazwyczaj nazywają szklistymi. Pojęcie szklistego pokrycia bardzo szerokie. Szkliste pokrycie - to która stwardniała warstwa topionej masy szklanej na powierzchni materiału. Odnośnie sylikatowego materiału ochronni-dekoracyjne szkliste pokrycia można rozdzielić na dwie grupy: otrzymani kosztem obtopienia jego powierzchni i otrzymani kosztem obtopienia wstępnie naniesionego na powierzchnię materiału warstwy sylikatowych połączeń. Pokrycia pierwszej grupy przedstawiają sobą która stwardniała warstwę topionej masy szklanej jednorodnej po chemicznym składzie z materiałem. Pokrycia drugiej grupy - to która stwardniała warstwa masy szklanej, odmiennej po swoim chemicznym składzie do materiału, umocowany na nim za pośrednictwem chemicznego współdziałania. Z zasady, to glazury lub emalie.

Dla otrzymania ochronnego-dekoracyjnych szklistych pokryć na powierzchni kompozytów budowlanych na mocy cierpkich być może zastosowany metoda obtopienia powierzchni, w szczególności, niskotemperaturową plazmą. Mimo dużej liczby przeprowadzonych w różny czas badań, teoria procesu oddziaływania niskotemperaturowej plazmy na te materiały, dotychczas nie stworzona. Istniejące hipotezy, dotykają tylko opisy kinetyki dyfuzyjnego nasycenia powierzchni, stosownie do obróbki metali. Przy obróbce niemetalicznych materiałów plazmą decyzja problemu przedstawia się innym obrazem. Procesy oddziaływania plazmy na powierzchnię takich materiałów do teraźniejszego czasu nie dosyć nauczeni się. To pytanie żąda poszczególnego przepracowania.

W danej pracy ograniczymy się rozpatrzeniem tylko prywatnego problemu, dotykającego otrzymania szklistych pokryć na powierzchni budowlanych kompozytów (betonowe wyroby, sylikatowa cegła) przy ich obróbce plazmą. Zaznaczymy, że szkliste pokrycia mogą być otrzymani bezpośrednio kosztem wykształcenia bezpostaciowych struktur w powierzchniowej warstwie materiałów przy jego obróbce plazmą [1]. Na jakościowy skład szklistego pokrycia, otrzymywanego w rezultacie obtopienia, istotnie wpływa skład mineralnego cierpkiego. Zauważymy, że otrzymanie szklistych pokryć na powierzchni możliwy tylko w razie obecności w chemicznym składzie materiału, podmiotu obtopieniu, SiO₂. Inaczej, otrzymanie (kosztem obtopienia powierzchni) szklistego pokrycia na powierzchni materiału, chemiczny skład którego nie utrzymuje SiO₂, na przykład, na powierzchni materiału na mocy powietrznego cierpkiego (gipsowego), nie można. Materiały, nie mające w swoim chemicznym składzie SiO₂, teoretycznie mogą podlegać wysokotemperaturowemu wykończeniu, w tej liczbie z zastosowaniem niskotemperaturowej plazmy, lecz tylko z wstępnym naniesieniem na ich powierzchnię materiału, utrzymującego SiO₂ (glazur, emalii, cząstek szkła) [2]. Oglądając procesy, przeciekające na powierzchni materiałów, chemiczny skład, których utrzymuje SiO₂, przy ich obróbce plazmą, można zaznaczyć co następuje. Przy obtopieniu plazmą powierzchni betonu przeciekają plazmochemiczne reakcje, doprowadzające do wykształcenia szkłoutrzymujących połączeń. Wykształcenie powyższych połączeń można zaznaczyć i przy obróbce plazmą powierzchni wyrobów wapiennej-piaszczystych. Można sądzić, że chemiczny skład pokrycia, otrzymanego kosztem obtopienia powierzchni betonu, prosto będzie zależeć od składu jego cementowe-piaszczystej zestawiającej. W charakterze podstawowy zestawiającej być może wykorzystywany piasek kwarcowy. Piasek kwarcowy utrzymuje, w zasadzie, SiO₂, a podstawowy komponent cementu - klinkier, charakteryzuje się utrzymywaniem SiO₂ , CaO, Al₂O₃, Fe₂O₃ , MgO, domieszek Fe₂O₃, K₂O, Na₂O. Naturalnie, że ci zaś komponenty będą i w składzie szklistego pokrycia przy obtopieniu powierzchni betonu. Analogicznym obrazem przecieka proces obtopienia powierzchni materiałów wapiennej-piaszczystych. Skład mieszanki dla produkcji materiałów wapiennej-piaszczystych włącza piasek kwarcowy (SiO₂), wapno (CaO, MgO), jak również w nieznacznych ilościach połączenia potasu, sodu, żelaza. Więc, przy obtopieniu wyrobów z tych materiałów w składzie otrzymanego na ich powierzchni szklistego pokrycia będą obecnym SiO₂, CaO, MgO, K₂O, Na₂O, Fe₂O₃, Al₂O₃.

Przy oddziaływaniu plazmy z początku odbywa się grzanie powierzchni materiału, pewna ilość ciepła wydaje się na zrujnowanie krystalicznej struktury komponentów cementowi-piaszczystej, wapienni-piaszczystej zestawiającej, należycie, wyrobów betonowego i wapienni-piaszczystego. Proces jest opatrzonym częściowym wyparowywaniem wilgoci, reakcjami między komponentami [3]. Na powierzchni wyrobów przy niej obtopieniu przeciekają następujące procesy. Tak, Na₂O, K₂O, CaO współdziałając z SiO₂, utworzą krzemiany, będące, należycie, sodowymi, potasowymi i wapiennymi solami krzemowego kwasu. Z początku na powierzchni wyrobów krzemiany utworzą która spiekła się warstwę, którą później topi się. Pojawia się płynna faza. Niektóre zareagowały cząstki rozpuszczają się z wykształceniem niejednorodnej po swoim chemicznym składzie masy szklanej, okrywającej powierzchnię materiału. Al₂O₃, wchodząc w alkaliczne sylikatowe szkło (jakim i jest obrozdziawiające się pokrycie), znosi zmiana, polegająca na obniżeniu koordynacyjnej liczby aluminium z 6 do 4, przy tym jon krzemu być może izomorficznie zastąpiony przez jon aluminium, a jon magnezu może wykazać się jak modyfikator. Ponieważ hematyt (Fe₂O₃) stateczny tylko do 1000 °C, a obtopienie powierzchni wyrobów plazmą przecieka przy znacznie więcej od gorączkach, można sądzić, że żelazo pewien czas jest obecnym w rodzaju [FeO₄] i [FeO₆] w (FeFe₂O₄), która ale jest niestałym połączeniem: 6 Fe₂O₃ = 4 FeFe₂O₄ + O₂; FeFe₂O₄ = FeO + Fe₂O₃ [4]. Zaznaczymy, że zielonkawe i jasnosałatowe zabarwienie szklistych pokryć, otrzymanych, należycie kosztem obtopienia powierzchni betonowych i wyrobów wapienni-piaszczystych, uwarunkowana właśnie przez obecność w chemicznym składzie pokryć połączeń żelazo (FeO, Fe₂O₃). Z który utworzył się na powierzchni wyrobu szkła możliwy wydzielenie gazowych produktów. Przy tym, odbywa się częściowa dyfuzja dzielnic szklistej warstwy. Trzeba zaznaczyć, że wszystkie te procesy przy obtopieniu powierzchni wyrobów plazmą przeciekają w najkrótszy czasowy odstęp. Ochładzając się, szkło stygnie, utworząc na powierzchni materiałów cienka warstwa.

W zamknięciu zaznaczymy, że szkliste pokrycia, otrzymane kosztem obtopienia powierzchni materiałów plazmą, odnoszą się do termodynamicznie niestałych systemów i posiadają wszystkie właściwości, właściwe bezpostaciowemu, izotropowemu materiałowi.

Literatura:

1. Щепочкина Ю.А., Акулова М.В., Федосов С.В. Классификация способов высокотемпературной отделки бетона и железобетона // Х rosyjsko-polskie seminarium “Теоretyczne podstawy budownictwa”: Referaty. - Warszawa, 2001. - S. 361-364.

2. Щепочкина Ю.А. Глазури для строительных материалов и изделий. – Минск: Изд-во Кнiгазбор, 2010. – 136 с.

3. Федосов С.В., Акулова М.В., Щепочкина Ю.А., Подлозный Э.Д., Науменко Н.Н. Плазменное оплавление строительных композитов. – М.: Изд-во АСВ, Иваново: ИГАСУ, 2009. – 228 с.

4. Пищ И.В. Синтез пигментов на основе глин // Стекло и керамика. - 1992. - № 2. - С. 18-19.