ИСТИНА

Данный проект направлен на разработку физико-химических методов ингибирования процессов коррозии минеральных волокон в щелочных средах. Для решения данной проблемы планируется модифицировать минеральные волокна оксидами циркония и титана и провести комплексное исследование их физико-химических свойств. В ходе работы будут применяться современные методы исследования: ИК-, КР-, ЯМР-спектроскопия, сканирующая электронная микроскопия и рентгеновские методы исследования. На втором этапе предполагается изучить механизм взаимодействия волокон с различными щелочными средами и разработать подходы для ингибирования процесса коррозии волокон в цементной матрице. В работе планируется получение фибробетонов, армированных полученными волокнами, и исследование их физико-механических свойств.

The aim of this project is to develop of physical and chemical methods for the inhibition of corrosion processes of mineral fibers in alkaline media. To solve this problem, it is planned to modify the mineral fibers by zirconium and titanium oxides, and to prepare an integrated study of their physical and chemical properties. In the current research modern research methods will be applied: IR, Raman, NMR spectroscopy, scanning electron microscopy and X-ray methods. The second stage is intended to study the mechanism of interaction of fibers with different alkaline environments and to develop approaches for inhibiting the corrosion process of fibers in the cement matrix. It is planned to obtain concrete, reinforced with modified fibers, and to study of their physical and mechanical properties.

Определить условия получения минеральных волокон, модифицированных оксидом циркония и титана, и установить оптимальное содержание легирующего компонента; Определить основные физико-химические свойства (прочность, модуль упругости, термическая стойкость) полученных волокон в зависимости от состава и условий получения; Определить щелочестойкость полученных волокон в различных средах и механическую прочность обработанных волокон; Изучить механизм взаимодействия модифицированных минеральных волокон с щелочными средами. Ожидаемые результаты будут принципиально новыми в части исследования влияния оксида циркония и титана на физико-химические свойства минеральных волокон, а также определения особенностей механизма коррозии модифицированных волокон в щелочной среде.

Полученные результаты позволят разработать научные подходы к ингибированию процесса коррозии волокон в цементной матрице и позволят оценить эффективность практического применения разработанных волокон для армирования бетонов. Изучение структурных особенностей поможет выявить фундаментальные закономерности «состав-структура-свойства» в минеральных стеклах и волокнах с добавлением оксидов титана и циркония, что является важной задачей для получения материалов с повышенной химической стойкостью.

Получены минеральные стекла и волокна с содержанием ZrO2 до 7.0 мас. % TiO2 до 17.1 мас. %. Определена щелочестойкость полученных волокон по потере массы и прочности после обработки щелочными растворами. Показано, что оптимальное содержание ZrO2 в минеральном волокне составляет 6 %. С помощью распределения Вейбулла проведена оценка механических свойств полученных волокон. Установлено, что после обработки волокон щелочным раствором образуется нерастворимый поверхностный слой толщиной 0.2-0.4 мкм. Морфология и химический состав поверхностного слоя изучены с помощью SEM и XPS. Показано, что химический состав в центре волокна не меняется в результате выщелачивания. Увеличение щелочестойкости в 2.3 раза по сравнению с исходными волокнами достигается за счет формирования защитного поверхностного слоя из малорастворимых соединений циркония, железа, кальция и магния после обработки щелочным раствором. Показаны отличия между выщелачиванием минеральных волокон раствором NaOH и раствором Ca(OH)2 и цементной вытяжкой. Проведено сравнение разработанных волокон с коммерческими щелочестойкими волокнами. Предложена последовательность стадий щелочного гидролиза минеральных волокон.