Материал: Химия, физика и механика материалов. Рудаков О.Б., Перцев В.Т

принято решение определять характеристики материала на образцах меньшего размера. Так как структура разрабатываемого материала не имеет крупного наполнителя и является мелкозернистой, то замена крупных образцов более мелкими не исказило показания. Физико-механические свойства раствора опре-

делялись по стандартным методикам.

Результаты и их обсуждение

Результаты испытаний образцов приведены в таблице 1.

Визуальный осмотр образцов показал, что материал имеет мелкозерни-

стую структуру с включением пор значительного размера. Предположительно данные поры могли возникнуть в результате недостаточного уплотнения смеси.

Так как материал предполагается использовать в среде, где он будет подвер-

гаться действию атмосферных осадков и попеременному замораживанию и от-

таиванию, то данные поры могут послужить образованию микротрещин в мате-

риале из-за расширения в них воды при отрицательных температурах, что от-

рицательно скажется на долговечности материала. Из чего следует вывод, что смесь необходимо уплотнять тщательнее, во избежание образования пор круп-

ного размера.

Полые микросферы должны предотвращать нежелательную усадку мате-

риала, тем самым, не давая жидкости при действии атмосферных осадков про-

никать вглубь материала и разрушать его. Данную гипотезу, возможно, под-

20

Химия, физика и механика материалов. Выпуск № 1 (28), 2021

твердить с помощью микроскопического анализа. Микрофотографии структуры на изломе образца выполнены в лаборатории АО «Научно - исследовательский институт синтетического волокна с экспериментальным заводом» (АО

«ВНИИСВ»), г. Тверь. Образец материала представлял собой фрагмент цемент-

ного монолита, отделенного путем хрупкого разрушения.

Поверхность фрагмента для наблюдения в электронном сканирующем микроскопе была покрыта пленкой алюминия методом осаждения паров в ва-

кууме. Микрофотографии получены при помощи электронного сканирующего микроскопа Hitachi-S450. Ускоряющее напряжение составляло 10 кВ, фотогра-

фии получены на вторичных электронах.

Рис. 1 включает серию фотографий с возрастающим увеличением по-

верхности скола материала. Видно, что стеклянные микросферы (а также следы от выпавших микросфер) хаотично распределены по материалу. Размер микро-

сфер также сильно варьируется. Выступающая часть поверхности микросфер практически ровная (рис. 2) и не несет следов взаимодействия с цементом. При прохождении в материале трещины (рис. 2) микросферы отделяются от одного из ее краев, как правило, не подвергаясь разрушению.

Рис. 1. Серия снимков скола поверхности исследуемого материала с возрастающим увеличением

21

Химия, физика и механика материалов. Выпуск № 1 (28), 2021

На основании полученных данных табл. 1 и рис. 1-3 можно сделать ряд выводов о характеристиках разрабатываемого материала.

Одной из важных характеристик материала является стойкость цементно-

го камня в материале при переменном увлажнении и высушивании. При частом намокании и иссушении в структуре материала накапливаются остаточные де-

формации, за счет чего материал изнашивается. Но в отличие от лабораторных испытаний, в которых диапазон температур и влажности достаточно высок, в

реальных условиях материал не высушивается до нулевой влажности, ее значе-

ния могут приниматься от 10 до 100 %, что свидетельствует тому, что влага не будет удалена из материала полностью

Также средняя плотность образца достаточно низкая, она составила

1400 кг/м3 для реставрационного состава, так как в работе [5] было описано, что для реставрации используются составы из высокопрочного гипса альфа-

модификации, плотность которых составляет 1900 кг/м3. Дальнейшее снижение плотности возможно путем введения дополнительного количества полых стек-

лянных микросфер, однако это может отрицательно сказаться на других физи-

ко-механических свойствах композита, таких как средняя прочность, коэффи-

циент размягчения.

Так как материал предполагается использовать в среде, где он будет под-

вергаться действию атмосферных осадков и попеременному замораживанию и оттаиванию, то данные поры могут послужить образованию микротрещин в ма-

териале из-за расширения в них воды при отрицательных температурах, что от-

рицательно скажется на долговечности материала. Из чего следует вывод, что смесь необходимо уплотнять тщательнее, во избежание образования пор круп-

ного размера.

Коэффициентом размягчения характеризуют водостойкость материала,

связаную с водопоглощением и природой вещества заполнителя. Водопогло-

щение в свою очередь связано с пористостью и структурой материала. Эти же факторы определяют и морозостойкость заполнителя. Так как материал не предполагается использовать в водной среде (коэффициент размягчения мате-

23

риалов, находящихся ниже уровня воды должен быть не ниже 0,8), то показатель равный 0,4 можно считать удовлетворительным.

Заключение. Таким образом, микросферы можно применить для снижения веса готовых изделий, что приведет к уменьшению трудозатрат для выполнения реконструкции, а также позволит снизить нагрузку на деревянные конструкции исторических зданий или устаревшие части каменных изделий, создания стабильной поровой структуры. Микросферы за счет своей правильной сферической формы позволяют использовать меньшее количество связующего для смачивания, что приводит к снижению вязкости и уменьшению усадки, так как микросферы выступают в роли «демпфирующей» добавки. При этом надежное сцепление микрсфер с цементным камнем будет обеспечиваться за счет в данном случае положительной щелочной коррозии, а новообразования, появившиеся в приграничном слое стекольного наполнителя, могут способствовать улучшению физико-механических свойств композита, что частично подтверждается данными работы [18].

Применение в качестве добавки карбонатсодержащих пород положительно влияет на регулирование водотвердого отношения смеси, так как данная добавка имеет некоторый пластифицирующий эффект, что с применением суперпластификаторов может значительно снизить водовяжущее соотношение, что в свою очередь приведет к повышению прочности конечного продукта и положительно скажется на формировании структуры материла. Уменьшение количества воды затворения позволит уменьшить количество капиллярных пор, за счет чего повысится морозостойкость материала.

Список литературы

1.Егорова О.А. Реставрация памятников архитектуры и проблема фасадизма // Вестник гражданских инженеров. 2017. № 1 (60). С. 16-22.

2.Альфхар М.А., Осама Э. Проблемы реконструкции памятников архитектуры // Интерактивная наука. 2017. № 12. С. 153-155.

24