სამშენებლო მასალების წარმოების კვლევის მეთოდები. რეზიუმე: სამშენებლო მასალების შესწავლის ფიზიკურ-ქიმიური მეთოდები

Გვერდი 1

შესავალი.

ადამიანური ცივილიზაცია მთელი თავისი განვითარების მანძილზე, ყოველ შემთხვევაში მატერიალური სფერომუდმივად იყენებს ჩვენს პლანეტაზე მოქმედ ქიმიურ, ბიოლოგიურ და ფიზიკურ კანონებს მისი ამა თუ იმ მოთხოვნილების დასაკმაყოფილებლად. http://voronezh.pinskdrev.ru/ სასადილო მაგიდები ვორონეჟში.

ძველად ეს ხდებოდა ორი გზით: შეგნებულად ან სპონტანურად. ბუნებრივია, პირველი გზა გვაინტერესებს. შეგნებული გამოყენების მაგალითი ქიმიური ფენომენებიშეიძლება ემსახურებოდეს:

რძის დამჟავება, რომელიც გამოიყენება ყველის, არაჟნის და სხვა რძის პროდუქტების დასამზადებლად;

გარკვეული თესლის დუღილი, როგორიცაა სვია, საფუარის თანდასწრებით ლუდის წარმოებისთვის;

ზოგიერთი ყვავილის მტვრის სუბლიმაცია (ყაყაჩო, კანაფი) და წამლების მიღება;

ზოგიერთი ხილის (ძირითადად ყურძნის) წვენის დუღილი, რომელიც შეიცავს ბევრ შაქარს, რის შედეგადაც ღვინო და ძმარი.

ცეცხლმა რევოლუციური ცვლილებები მოიტანა ადამიანის ცხოვრებაში. ადამიანმა ცეცხლის გამოყენება დაიწყო საჭმლის მომზადებისთვის, ჭურჭლის წარმოებაში, ლითონების დასამუშავებლად და დნობისთვის, ხის ნახშირად გადამუშავებისთვის, აორთქლებისა და ზამთრისთვის საკვების გასაშრობად.

დროთა განმავლობაში ადამიანებს უფრო და უფრო მეტი ახალი მასალების საჭიროება დაიწყეს. ქიმიამ ფასდაუდებელი დახმარება გაუწია მათ შექმნას. განსაკუთრებით დიდია ქიმიის როლი სუფთა და ულტრასუფთა მასალების (შემდგომში შემოკლებით SHM) შექმნაში. თუ, ჩემი აზრით, ახალი მასალების შექმნაში წამყვანი პოზიცია ჯერ კიდევ ფიზიკურ პროცესებსა და ტექნოლოგიებს უჭირავს, მაშინ სინთეზური მასალების წარმოება ხშირად უფრო ეფექტური და პროდუქტიულია ქიმიური რეაქციების დახმარებით. და ასევე საჭირო იყო მასალების დაცვა კოროზიისგან, ეს, ფაქტობრივად, არის ფიზიკური და ქიმიური მეთოდების მთავარი როლი სამშენებლო მასალებში. ფიზიკურ-ქიმიური მეთოდების გამოყენებით სწავლობენ ფიზიკური მოვლენებირომლებიც წარმოიქმნება ქიმიური რეაქციების დროს. მაგალითად, კოლორიმეტრულ მეთოდში ხდება ნივთიერების კონცენტრაციის მიხედვით გაზომვა, ცვლილება ხდება ელექტრო გამტარობისგადაწყვეტილებები და ა.შ.

IN ეს ესეასახავს კოროზიის პროცესების ზოგიერთ სახეობას, ასევე მათთან ბრძოლის გზებს, რაც მთავარია პრაქტიკული დავალებაფიზიკური და ქიმიური მეთოდები სამშენებლო მასალებში.

ფიზიკურ-ქიმიური მეთოდებიანალიზი და მათი კლასიფიკაცია.

ანალიზის ფიზიკოქიმიური მეთოდები (PCMA) ეფუძნება ნივთიერებების ფიზიკური თვისებების (მაგალითად, სინათლის შთანთქმის, ელექტროგამტარობის და ა.შ.) დამოკიდებულების გამოყენებას მათ ქიმიურ შემადგენლობაზე. ზოგჯერ ლიტერატურაში ანალიზის ფიზიკური მეთოდები გამოყოფილია FCMA-სგან, რითაც ხაზს უსვამს იმას, რომ FCMA იყენებს ქიმიური რეაქცია, მაგრამ ფიზიკურში - არა. ანალიზის ფიზიკურ მეთოდებს და PCMA-ს, ძირითადად დასავლურ ლიტერატურაში, ინსტრუმენტულს უწოდებენ, რადგან ისინი ჩვეულებრივ საჭიროებენ ინსტრუმენტებისა და საზომი ხელსაწყოების გამოყენებას. ინსტრუმენტული მეთოდებიანალიზს ძირითადად აქვს საკუთარი თეორია, რომელიც განსხვავდება ქიმიური (კლასიკური) ანალიზის მეთოდების თეორიისგან (ტიტრიმეტრია და გრავიმეტრია). ამ თეორიის საფუძველია მატერიის ურთიერთქმედება ენერგიის ნაკადთან.

ნივთიერების ქიმიური შემადგენლობის შესახებ ინფორმაციის მისაღებად PCMA-ს გამოყენებისას, შესწავლილი ნიმუში ექვემდებარება გარკვეული ტიპის ენერგიას. ნივთიერების ენერგიის სახეობიდან გამომდინარე, ხდება ცვლილება მისი შემადგენელი ნაწილაკების (მოლეკულები, იონები, ატომები) ენერგეტიკულ მდგომარეობაში, რაც გამოიხატება ამა თუ იმ თვისების ცვლილებით (მაგალითად, ფერი, მაგნიტური თვისებებიდა ასე შემდეგ.). ამ თვისების ცვლილების ანალიტიკურ სიგნალად დარეგისტრირებით მიიღება ინფორმაცია შესასწავლი ობიექტის ხარისხობრივი და რაოდენობრივი შემადგენლობის ან მისი სტრუქტურის შესახებ.

დარღვევის ენერგიის ტიპისა და გაზომილი თვისების მიხედვით (ანალიტიკური სიგნალი), FCMA შეიძლება კლასიფიცირდეს შემდეგნაირად (ცხრილი 2.1.1).

ცხრილში ჩამოთვლილთა გარდა, არსებობს მრავალი სხვა კერძო FHMA, რომლებიც არ მიეკუთვნება ამ კლასიფიკაციას.

ყველაზე დიდი პრაქტიკული გამოყენება აქვს ანალიზის ოპტიკურ, ქრომატოგრაფიულ და პოტენციომეტრულ მეთოდებს.

ცხრილი 2.1.1.

შესავალი

განყოფილება No1. „სამშენებლო მასალები და მათი ქცევა ხანძრის პირობებში“.

თემა 1. სამშენებლო მასალების ძირითადი თვისებები, კვლევის მეთოდები და ქცევის შეფასება სამშენებლო მასალებიხანძრის პირობებში.

თემა 2. ქვის მასალები და მათი ქცევა ხანძრის პირობებში.

თემა 3. ლითონები, მათი ქცევა ხანძრის პირობებში და მისი ზემოქმედებისადმი წინააღმდეგობის გაზრდის გზები.

თემა 4. ხე, მისი ხანძრის საშიშროება, ხანძარსაწინააღმდეგო მეთოდები და მათი ეფექტურობის შეფასება.

თემა 5. პლასტმასი, მათი ხანძრის საშიშროება, მისი კვლევისა და შეფასების მეთოდები.

თემა 6. სამშენებლო მასალების ცეცხლგამძლე გამოყენების სტანდარტიზაცია.

სექცია No2. "სამშენებლო ნაგებობები, შენობები, ნაგებობები და მათი ქცევა ხანძრის პირობებში."

თემა 7. ძირითადი ინფორმაცია სივრცის დაგეგმარებისა და კონსტრუქციული გადაწყვეტილებებიშენობები და ნაგებობები.

თემა 8. ძირითადი ინფორმაცია შენობებისა და შენობის ნაგებობების ხანძრის საშიშროების შესახებ.

თემა 9. თეორიული საფუძველიშენობების კონსტრუქციების ხანძარსაწინააღმდეგობის გაანგარიშების მეთოდების შემუშავება.

თემა 10. ლითონის კონსტრუქციების ცეცხლგამძლეობა.

თემა 11. ხის კონსტრუქციების ცეცხლგამძლეობა.

თემა 12. რკინაბეტონის კონსტრუქციების ცეცხლგამძლეობა.

თემა 13. შენობა-ნაგებობების ქცევა ხანძრის პირობებში.

თემა 14. სამშენებლო კონსტრუქციების ხანძარსაწინააღმდეგო მოთხოვნების განსაზღვრისა და რეგულირების მიდგომის გაუმჯობესების პერსპექტივები.

შესავალი

დისციპლინის სტრუქტურა, მისი მნიშვნელობა ინსტიტუტის კურსდამთავრებულთა პროფესიული მომზადების პროცესში. თანამედროვე ტენდენციები დიზაინში, მშენებლობაში, ექსპლუატაციაში, შენობებში და ნაგებობებში.

სახანძრო დეპარტამენტის თანამშრომლების საქმიანობის ეროვნული ეკონომიკური მნიშვნელობა სამშენებლო მასალების ხანძარსაწინააღმდეგო გამოყენებისა და ცეცხლგამძლე სამშენებლო სტრუქტურების გამოყენების მონიტორინგის მიზნით შენობებისა და ნაგებობების დიზაინში, მშენებლობასა და რეკონსტრუქციაში.

ნაწილი 1. სამშენებლო მასალები და მათი ქცევა ხანძრის პირობებში.

თემა 1. სამშენებლო მასალების ძირითადი თვისებები, კვლევის მეთოდები და სამშენებლო მასალების ქცევის შეფასება ხანძრის პირობებში.

ძირითადი სამშენებლო მასალების წარმოებისა და გამოყენების სახეები, თვისებები, მახასიათებლები და მათი კლასიფიკაცია. ფაქტორები, რომლებიც გავლენას ახდენენ სამშენებლო მასალების ქცევაზე ხანძრის პირობებში. სამშენებლო მასალების ძირითადი თვისებების კლასიფიკაცია.

ფიზიკური თვისებები და ინდიკატორები, რომლებიც მათ ახასიათებს: ფორიანობა, ჰიგიროსკოპიულობა, წყლის შთანთქმა, სამშენებლო მასალების წყლის, აირის და ორთქლის გამტარიანობა.

ტენიანობასა და მასალას შორის კომუნიკაციის ძირითადი ფორმები.

თერმოფიზიკური თვისებები და მათი დამახასიათებელი მაჩვენებლები.

ძირითადი უარყოფითი პროცესები, რომლებიც განსაზღვრავენ არაორგანული სამშენებლო მასალების ქცევას ხანძრის პირობებში. სამშენებლო მასალების მექანიკური მახასიათებლების ცვლილებების ექსპერიმენტული შეფასების მეთოდები ხანძარსაწინააღმდეგო პირობებთან მიმართებაში.

ორგანულ მასალებში ხანძრის პირობებში მიმდინარე პროცესები. სამშენებლო მასალების სახანძრო-ტექნიკური მახასიათებლები, მათი კვლევისა და შეფასების მეთოდები.

პრაქტიკული გაკვეთილი 1.ზოგიერთი სამშენებლო მასალის ძირითადი თვისებების განსაზღვრა და ამ მასალების ქცევის პროგნოზირება ხანძრის პირობებში.

ნივთიერების ანალიზის მეთოდები

რენტგენის დიფრაქციული ანალიზი

რენტგენის დიფრაქციული ანალიზი არის სხეულების სტრუქტურის შესწავლის მეთოდი, რენტგენის დიფრაქციის ფენომენის გამოყენებით, მატერიის სტრუქტურის შესწავლის მეთოდი გაანალიზებულ ობიექტზე მიმოფანტული რენტგენის გამოსხივების სივრცითი განაწილებითა და ინტენსივობით. დიფრაქციის ნიმუში დამოკიდებულია გამოყენებული რენტგენის ტალღის სიგრძეზე და ობიექტის სტრუქტურაზე. ატომის სტრუქტურის შესასწავლად გამოიყენება გამოსხივება ტალღის სიგრძით ატომის ზომის მიხედვით.

ლითონები, შენადნობები, მინერალები, არაორგანული და ორგანული ნაერთები, პოლიმერები, ამორფული მასალები, სითხეები და აირები, ცილების მოლეკულები, ნუკლეინის მჟავები და ა.შ. რენტგენის დიფრაქციული ანალიზი არის მთავარი მეთოდი კრისტალების სტრუქტურის დასადგენად.

კრისტალების გამოკვლევისას იძლევა ყველაზე მეტი ინფორმაცია. ეს გამოწვეულია იმით, რომ კრისტალებს აქვთ მკაცრად პერიოდული სტრუქტურა და წარმოადგენენ დიფრაქციულ ბადეს ბუნების მიერ შექმნილი რენტგენის სხივებისთვის. თუმცა, ის ასევე გვაწვდის მნიშვნელოვან ინფორმაციას ნაკლებად მოწესრიგებული სტრუქტურის მქონე სხეულების შესწავლისას, როგორიცაა სითხეები, ამორფული სხეულები, თხევადი კრისტალები, პოლიმერები და სხვა. მრავალი უკვე გაშიფრული ატომური სტრუქტურის საფუძველზე, მისი ამოხსნა შესაძლებელია და შებრუნებული პრობლემა: პოლიკრისტალური ნივთიერების რენტგენის დიფრაქციის ნიმუშიდან, მაგალითად, შენადნობი ფოლადი, შენადნობი, მადანი, მთვარის ნიადაგი, შეიძლება დადგინდეს ამ ნივთიერების კრისტალური შემადგენლობა, ანუ შეიძლება ჩატარდეს ფაზური ანალიზი.

რენტგენის სტრუქტურული ანალიზი საშუალებას გაძლევთ ობიექტურად განსაზღვროთ სტრუქტურა კრისტალური ნივთიერებებიმათ შორის ისეთი რთული, როგორიცაა ვიტამინები, ანტიბიოტიკები, საკოორდინაციო ნაერთებიდა ა.შ. ბროლის სრული სტრუქტურული შესწავლა ხშირად საშუალებას აძლევს ადამიანს გადაჭრას წმინდა ქიმიური პრობლემები, მაგალითად, დაადგინოს ან დაზუსტდეს ქიმიური ფორმულა, კავშირის ტიპი, მოლეკულური წონა ცნობილ სიმკვრივეზე ან სიმკვრივე ცნობილ მოლეკულურ წონაზე, სიმეტრია და მოლეკულების კონფიგურაცია და მოლეკულური იონები.

რენტგენის დიფრაქციული ანალიზი წარმატებით გამოიყენება პოლიმერების კრისტალური მდგომარეობის შესასწავლად. რენტგენის დიფრაქციული ანალიზი ასევე იძლევა მნიშვნელოვან ინფორმაციას ამორფული და თხევადი სხეულები. ასეთი სხეულების რენტგენის ნიმუშები შეიცავს რამდენიმე ბუნდოვან დიფრაქციულ რგოლს, რომელთა ინტენსივობა სწრაფად მცირდება ინტენსივობის მატებასთან ერთად. ამ რგოლების სიგანეზე, ფორმასა და ინტენსივობაზე დაყრდნობით, შეიძლება გამოვიტანოთ დასკვნები მოკლე დიაპაზონის წესრიგის თავისებურებებზე კონკრეტულ თხევად ან ამორფულ სტრუქტურაში.

რენტგენის დიფრაქტომეტრები "DRON"

რენტგენის ფლუორესცენციული ანალიზი (XRF)

ნივთიერების შესწავლის ერთ-ერთი თანამედროვე სპექტროსკოპიული მეთოდი მისი ელემენტარული შემადგენლობის მისაღებად, ე.ი. მისი ელემენტარული ანალიზი. XRF მეთოდი ეფუძნება სპექტრის შეგროვებას და შემდგომ ანალიზს, რომელიც მიღებულია შესასწავლი მასალის რენტგენის გამოსხივების ზემოქმედებით. დასხივებისას ატომი გადადის აღგზნებულ მდგომარეობაში, რასაც თან ახლავს ელექტრონების გადასვლა უფრო მაღალ კვანტურ დონეზე. ატომი რჩება აღგზნებულ მდგომარეობაში უკიდურესად მოკლე დროში, ერთი მიკროწამის რიგითობით, რის შემდეგაც იგი უბრუნდება წყნარ მდგომარეობას (ძირითადი მდგომარეობა). ამ შემთხვევაში, გარე გარსებიდან ელექტრონები ან ავსებენ მიღებულ ვაკანსიებს და ჭარბი ენერგია გამოიყოფა ფოტონის სახით, ან ენერგია გადადის სხვა ელექტრონზე გარე გარსებიდან (Auger electron). ამ შემთხვევაში, თითოეული ატომი ასხივებს ფოტოელექტრონს მკაცრად განსაზღვრული მნიშვნელობის ენერგიით, მაგალითად, რკინას დასხივებისას. რენტგენიასხივებს ფოტონებს K?= 6,4 კევ. შემდეგ ენერგიისა და კვანტების რაოდენობის მიხედვით განიხილება ნივთიერების აგებულება.

რენტგენის ფლუორესცენციული სპექტრომეტრიაში შესაძლებელია ნიმუშების დეტალური შედარება არა მხოლოდ ელემენტების დამახასიათებელი სპექტრების, არამედ ფონის (bremsstrahlung) გამოსხივების ინტენსივობისა და კომპტონის გაფანტვის ზოლების ფორმის მიხედვით. ეს განსაკუთრებულ მნიშვნელობას იძენს იმ შემთხვევაში, როდესაც შედეგების მიხედვით ორი ნიმუშის ქიმიური შემადგენლობა ერთნაირია. რაოდენობრივი ანალიზი, მაგრამ ნიმუშები განსხვავდება სხვა თვისებებით, როგორიცაა მარცვლის ზომა, კრისტალიტის ზომა, ზედაპირის უხეშობა, ფორიანობა, ტენიანობა, კრისტალიზაციის წყლის არსებობა, გაპრიალების ხარისხი, შესხურების სისქე და ა.შ. იდენტიფიკაცია ხდება სპექტრების დეტალური შედარების საფუძველზე. არ არის საჭირო ნიმუშის ქიმიური შემადგენლობის ცოდნა. შედარებულ სპექტრებში ნებისმიერი განსხვავება უდავოდ მიუთითებს იმაზე, რომ შესწავლილი ნიმუში განსხვავდება სტანდარტისგან.

ამ ტიპის ანალიზი ტარდება მაშინ, როდესაც აუცილებელია ორი ნიმუშის შემადგენლობისა და ზოგიერთი ფიზიკური თვისების იდენტიფიცირება, რომელთაგან ერთი არის მინიშნება. ამ ტიპის ანალიზი მნიშვნელოვანია, როდესაც ვეძებთ რაიმე განსხვავებას ორი ნიმუშის შემადგენლობაში. გამოყენების სფერო: ნიადაგში მძიმე ლითონების განსაზღვრა, ნალექები, წყალი, აეროზოლები, ნიადაგების, მინერალების, ქანების ხარისხობრივი და რაოდენობრივი ანალიზი, ნედლეულის ხარისხის კონტროლი, წარმოების პროცესი და მზა პროდუქცია, ტყვიის საღებავების ანალიზი, ღირებული ნივთიერების კონცენტრაციის გაზომვა. ლითონები, ნავთობისა და საწვავის დაბინძურების დადგენა, ტოქსიკური ლითონების განსაზღვრა საკვები ინგრედიენტებში, მიკროელემენტების ანალიზი ნიადაგში და სასოფლო-სამეურნეო პროდუქტებში, ელემენტარული ანალიზი, არქეოლოგიური აღმოჩენების დათარიღება, ნახატების, ქანდაკებების შესწავლა, ანალიზისა და გამოკვლევისთვის.

როგორც წესი, ნიმუშების მომზადება ყველა ტიპის რენტგენის ფლუორესცენციის ანალიზისთვის არ არის რთული. უაღრესად სანდო რაოდენობრივი ანალიზის ჩასატარებლად, ნიმუში უნდა იყოს ერთგვაროვანი და წარმომადგენლობითი, ჰქონდეს მასა და ზომა არანაკლებ, ვიდრე ამას მოითხოვს ანალიზის ტექნიკა. ლითონები იფქვება, ფხვნილები იშლება მოცემული ზომის ნაწილაკებამდე და დაჭერით ტაბლეტებად. კლდეებიშერწყმულია მინის მდგომარეობა(ეს საიმედოდ გამორიცხავს შეცდომებს, რომლებიც დაკავშირებულია ნიმუშის ჰეტეროგენულობასთან). სითხეები და მყარი ნივთიერებები უბრალოდ მოთავსებულია სპეციალურ ჭიქებში.

სპექტრული ანალიზი

სპექტრული ანალიზი - ფიზიკური მეთოდინივთიერების ატომური და მოლეკულური შემადგენლობის ხარისხობრივი და რაოდენობრივი განსაზღვრა მისი სპექტრების შესწავლის საფუძველზე. ს.ა.-ს ფიზიკური საფუძველი. - ატომებისა და მოლეკულების სპექტროსკოპია, კლასიფიცირებულია ანალიზის მიზნებისა და სპექტრების ტიპების მიხედვით (იხ. ოპტიკური სპექტრები). ატომური ს. (ACA) განსაზღვრავს ნიმუშის ელემენტარულ შემადგენლობას ატომური (იონური) ემისიის და შთანთქმის სპექტრიდან S. a. (MSA) - ნივთიერებების მოლეკულური შემადგენლობა, რომელიც დაფუძნებულია სინათლის შთანთქმის, ლუმინესცენციის და რამანის გაფანტვის მოლეკულურ სპექტრებზე. ემისია S. a.წარმოიქმნება ატომების, იონების და მოლეკულების ემისიის სპექტრებით, რომლებიც აღგზნებულია ელექტრომაგნიტური გამოსხივების სხვადასხვა წყაროებით?- გამოსხივებიდან მიკროტალღურამდე დიაპაზონში. აბსორბცია S.a. განხორციელდა ელექტრომაგნიტური გამოსხივების შთანთქმის სპექტრების გამოყენებით გაანალიზებული ობიექტების მიერ (ატომები, მოლეკულები, ნივთიერების იონები აგრეგაციის სხვადასხვა მდგომარეობაში). ატომური სპექტრალური ანალიზი(ASA) ემისია ASAშედგება შემდეგი ძირითადი პროცესებისგან:

1. ამსახველი წარმომადგენლობითი ნიმუშის შერჩევა საშუალო შემადგენლობაგაანალიზებული მასალა ან განსაზღვრული ელემენტების ლოკალური განაწილება მასალაში;
2. ნიმუშის შეყვანა გამოსხივების წყაროში, რომელშიც ხდება მყარი და თხევადი ნიმუშების აორთქლება, ნაერთების დისოციაცია და ატომებისა და იონების აგზნება;
3. მათი ბრწყინვალების სპექტრად გადაქცევა და მისი ჩაწერა (ან ვიზუალური დაკვირვება) სპექტრული მოწყობილობის გამოყენებით;
4. მიღებული სპექტრების ინტერპრეტაცია ელემენტების სპექტრული ხაზების ცხრილებისა და ატლასების გამოყენებით.

ეს ეტაპი მთავრდება ხარისხობრივიᲠᲝᲒᲝᲠᲪ. ყველაზე ეფექტურია მგრძნობიარე (ე.წ. "ბოლო") ხაზების გამოყენება, რომლებიც რჩება სპექტრში განსაზღვრული ელემენტის მინიმალური კონცენტრაციით. სპექტროგრამები განიხილება საზომი მიკროსკოპების, შედარებითებისა და სპექტროპროექტორების შესახებ. თვისებრივი ანალიზისთვის საკმარისია დადგინდეს განმსაზღვრელი ელემენტების ანალიტიკური ხაზების არსებობა ან არარსებობა. ვიზუალური ნახვის დროს ხაზების სიკაშკაშედან გამომდინარე, შეიძლება მისცეს უხეში შეფასებანიმუშში გარკვეული ელემენტების შემცველობა.

რაოდენობრივი ASAხორციელდება ნიმუშის სპექტრში ორი სპექტრული ხაზის ინტენსივობის შედარებით, რომელთაგან ერთი ეკუთვნის განმსაზღვრელ ელემენტს, ხოლო მეორე (შედარების ხაზი) ​​ნიმუშის ძირითად ელემენტს, რომლის კონცენტრაცია ცნობილია, ან ცნობილ კონცენტრაციაზე სპეციალურად შეყვანილი ელემენტი („შიდა სტანდარტი“).

ატომური შთანთქმის S. a.(AAA) და ატომური ფლუორესცენტური S. a. (AFA). ამ მეთოდებში ნიმუში გარდაიქმნება ორთქლად ატომიზერში (ალი, გრაფიტის მილი, სტაბილიზირებული RF ან მიკროტალღური გამონადენი პლაზმა). AAA-ში, დისკრეტული გამოსხივების წყაროს სინათლე, რომელიც გადის ამ ორთქლში, სუსტდება და განსაზღვრული ელემენტის ხაზების ინტენსივობის შესუსტების ხარისხით, ფასდება მისი კონცენტრაცია ნიმუშში. AAA ხორციელდება სპეციალური სპექტროფოტომეტრების გამოყენებით. AAA ტექნიკა ბევრად უფრო მარტივია სხვა მეთოდებთან შედარებით, იგი ხასიათდება მაღალი სიზუსტით ნიმუშებში ელემენტების არა მხოლოდ მცირე, არამედ დიდი კონცენტრაციის განსაზღვრისას. AAA წარმატებით ანაცვლებს შრომატევადი და შრომატევადი ქიმიური ანალიზის მეთოდებს, მათზე სიზუსტით არ ჩამოუვარდება.

AFA-ში ნიმუშის ატომური წყვილი დასხივდება რეზონანსული გამოსხივების წყაროს სინათლით და დაფიქსირებულია განმსაზღვრელი ელემენტის ფლუორესცენცია. ზოგიერთი ელემენტისთვის (Zn, Cd, Hg და სხვ.) ამ მეთოდით მათი გამოვლენის ფარდობითი საზღვრები ძალიან მცირეა (10-5-10-6%).

ASA იძლევა იზოტოპური შემადგენლობის გაზომვის საშუალებას. ზოგიერთ ელემენტს აქვს კარგად ამოხსნილი სტრუქტურის სპექტრული ხაზები (მაგალითად, H, He, U). ამ ელემენტების იზოტოპური შემადგენლობა შეიძლება გაიზომოს ჩვეულებრივ სპექტრულ ინსტრუმენტებზე სინათლის წყაროების გამოყენებით, რომლებიც წარმოქმნიან თხელ სპექტრულ ხაზებს (ღრუ კათოდი, უელექტრო HF და მიკროტალღური ნათურები). ელემენტების უმეტესობის იზოტოპური სპექტრალური ანალიზის ჩასატარებლად საჭიროა მაღალი გარჩევადობის ინსტრუმენტები (მაგალითად, Fabry-Perot სტანდარტი). იზოტოპური სპექტრული ანალიზი ასევე შეიძლება განხორციელდეს მოლეკულების ელექტრონული ვიბრაციული სპექტრების გამოყენებით, ზოლების იზოტოპური ძვრების გაზომვით, რომლებიც ზოგიერთ შემთხვევაში აღწევს მნიშვნელოვან მნიშვნელობებს.

ASA მნიშვნელოვან როლს ასრულებს ბირთვულ ტექნოლოგიაში, სუფთა პროდუქტების წარმოებაში ნახევარგამტარული მასალები, ზეგამტარები და ა.შ. მეტალურგიაში ყველა ანალიზის 3/4-ზე მეტი ტარდება ACA მეთოდებით. კვანტომეტრები გამოიყენება ოპერაციული (2-3 წუთში) კონტროლის განსახორციელებლად ღია კერაში დნობისა და კონვერტორის წარმოებაში. გეოლოგიასა და გეოლოგიურ კვლევაში წელიწადში დაახლოებით 8 მილიონი ანალიზი ტარდება საბადოების შესაფასებლად. ASA გამოიყენება დასაცავად გარემოდა ნიადაგის ანალიზი, სასამართლო და მედიცინაში, ზღვის ფსკერის გეოლოგია და ატმოსფეროს ზედა შემადგენლობის შესწავლა, იზოტოპების გამოყოფა და გეოლოგიური და არქეოლოგიური ობიექტების ასაკისა და შემადგენლობის დადგენა და ა.შ.

ინფრაწითელი სპექტროსკოპია

IR მეთოდი მოიცავს ემისიის, შთანთქმის და ასახვის სპექტრების მიღებას, შესწავლას და გამოყენებას სპექტრის ინფრაწითელ რეგიონში (0,76-1000 მიკრონი). ICS, პირველ რიგში, სწავლობს მოლეკულური სპექტრები, იმიტომ მოლეკულების ვიბრაციული და ბრუნვის სპექტრის უმეტესობა განლაგებულია IR რეგიონში. ყველაზე ფართო გამოყენებამიიღო IR შთანთქმის სპექტრების შესწავლა, რომელიც წარმოიქმნება, როდესაც IR გამოსხივება გადის ნივთიერებაში. ამ შემთხვევაში ენერგია შერჩევით შეიწოვება იმ სიხშირეებზე, რომლებიც ემთხვევა მთლიანი მოლეკულის ბრუნვის სიხშირეს, ხოლო კრისტალური ნაერთის შემთხვევაში ვიბრაციის სიხშირეებით. ბროლის გისოსი.

IR შთანთქმის სპექტრი - ალბათ უნიკალური ფიზიკური ქონება. არ არსებობს ორი ნაერთი, გარდა ოპტიკური იზომერებისა, განსხვავებული სტრუქტურით, მაგრამ იგივე IR სპექტრით. ზოგიერთ შემთხვევაში, როგორიცაა მსგავსი მოლეკულური წონის მქონე პოლიმერები, განსხვავებები შეიძლება თითქმის შეუმჩნეველი იყოს, მაგრამ ისინი ყოველთვის არსებობს. უმეტეს შემთხვევაში, IR სპექტრი არის მოლეკულის „თითის ანაბეჭდი“, რომელიც ადვილად გამოირჩევა სხვა მოლეკულების სპექტრისგან.

გარდა იმისა, რომ შთანთქმა დამახასიათებელია ატომების ცალკეული ჯგუფებისთვის, მისი ინტენსივობა პირდაპირპროპორციულია მათი კონცენტრაციისა. რომ. შთანთქმის ინტენსივობის გაზომვა მარტივი გამოთვლების შემდეგ იძლევა მოცემული კომპონენტის რაოდენობას ნიმუშში.

IR სპექტროსკოპია გამოიყენება უშუალოდ ნახევარგამტარული მასალების, პოლიმერების, ბიოლოგიური ობიექტების და ცოცხალი უჯრედების სტრუქტურის შესასწავლად. რძის მრეწველობაში, ინფრაწითელი სპექტროსკოპია გამოიყენება დასადგენად მასობრივი ფრაქციაცხიმი, ცილა, ლაქტოზა, მყარი, გაყინვის წერტილი და ა.შ.

თხევადი ნივთიერება ყველაზე ხშირად ამოღებულია სახით თხელი ფილმი NaCl ან KBr მარილების თავსახურებს შორის. მყარი ყველაზე ხშირად ამოღებულია პასტის სახით ნავთობის ჟელეში. ხსნარები ამოღებულია დასაკეცი კუვეტებში.

სპექტრული დიაპაზონი 185-დან 900 ნმ-მდე, ორმაგი სხივი, ჩაწერა, ტალღის სიგრძის სიზუსტე 0.03 ნმ 54000 სმ-1-ზე, 0.25 11000 სმ-1-ზე, ტალღის სიგრძის განმეორებადობა 0.02 ნმ და 0.1 ნმ, შესაბამისად.	მოწყობილობა შექმნილია მყარი და თხევადი ნიმუშების IR სპექტრის ჩასაწერად. სპექტრული დიაპაზონი – 4000…200 სმ-1; ფოტომეტრული სიზუსტე ± 0,2%.

შთანთქმის ანალიზიხილული და ულტრაიისფერი ზონის მახლობლად

ანალიზის შთანთქმის მეთოდის ან ხსნარების შთანთქმის უნარის შესახებ ხილული სინათლედა ელექტრომაგნიტური გამოსხივება ულტრაიისფერ დიაპაზონში მასთან ახლოს არის სამედიცინო ლაბორატორიული კვლევის ყველაზე გავრცელებული ფოტომეტრული ინსტრუმენტების მუშაობის პრინციპის საფუძველი - სპექტროფოტომეტრები და ფოტოკოლორიმეტრები (ხილული სინათლე).

თითოეული ნივთიერება შთანთქავს მხოლოდ ისეთ გამოსხივებას, რომლის ენერგიასაც შეუძლია გამოიწვიოს გარკვეული ცვლილებები ამ ნივთიერების მოლეკულაში. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ნივთიერება შთანთქავს მხოლოდ რადიაციას გარკვეული სიგრძეტალღები და ხსნარში გადის სხვადასხვა ტალღის სიგრძის სინათლე. ამიტომ, სინათლის ხილულ რეგიონში, ადამიანის თვალით აღქმული ხსნარის ფერი განისაზღვრება გამოსხივების ტალღის სიგრძით, რომელიც არ შეიწოვება ამ ხსნარით. ანუ მკვლევრის მიერ დაკვირვებული ფერი ავსებს აბსორბირებული სხივების ფერს.

საფუძველი შთანთქმის მეთოდიანალიზი ეფუძნება განზოგადებულ ბუგე-ლამბერტ-ლუდის კანონს, რომელსაც ხშირად უბრალოდ ლუდის კანონს უწოდებენ. იგი ეფუძნება ორ კანონს:

1. სინათლის ნაკადის ენერგიის ფარდობითი რაოდენობა, რომელიც შეიწოვება გარემოს მიერ, არ არის დამოკიდებული გამოსხივების ინტენსივობაზე. ერთი და იგივე სისქის თითოეული შთამნთქმელი ფენა შთანთქავს თანაბარი წილიმონოქრომატული სინათლის ნაკადი გადის ამ ფენებში.
2. სინათლის ენერგიის მონოქრომატული ნაკადის შეწოვა პირდაპირპროპორციულია შთამნთქმელი ნივთიერების მოლეკულების რაოდენობაზე.

თერმული ანალიზი

კვლევის მეთოდი ფიზიკურ-ქიმიური. და ქიმ. პროცესები, რომლებიც ეფუძნება თერმული ეფექტების ჩაწერას, რომლებიც თან ახლავს ნივთიერებების ტრანსფორმაციას ტემპერატურის პროგრამირების პირობებში. ვინაიდან ენთალპიის ცვლილება?H ხდება ფიზიკურ-ქიმიური უმეტესობის შედეგად. პროცესები და ქიმია რეაქციებს, თეორიულად მეთოდი გამოიყენება ძალიან დიდი რიცხვისისტემები

თ.ა. შესაძლებელია ჩაწეროთ ე.წ შესასწავლი ნიმუშის გათბობის (ან გაგრილების) მრუდები, ე.ი. ამ უკანასკნელის ტემპერატურის ცვლილება დროთა განმავლობაში. კ.-ლ-ის შემთხვევაში. ფაზური ტრანსფორმაცია სუბსტანციაში (ან ნივთიერებების ნარევში), მრუდი ჩნდება დიფერენციალური თერმული ანალიზის მეთოდი (DTA), რომლის დროსაც ტემპერატურული სხვაობის ცვლილება DT ფიქსირდება დროთა განმავლობაში ნიმუშებს შორის. შესწავლა და შედარების ნიმუში (ყველაზე ხშირად Al2O3), რომელიც არ გადის ამ ტემპერატურის დიაპაზონს, არ არსებობს ტრანსფორმაციები.

თ.ა. შესაძლებელია ჩაწეროთ ე.წ შესასწავლი ნიმუშის გათბობის (ან გაგრილების) მრუდები, ე.ი. ამ უკანასკნელის ტემპერატურის ცვლილება დროთა განმავლობაში. კ.-ლ-ის შემთხვევაში. მრუდეზე ჩნდება ფაზური ტრანსფორმაცია ნივთიერებაში (ან ნივთიერებების ნარევში), პლატოები ან ნაოჭები.

დიფერენციალური თერმული ანალიზი(DTA) აქვს უფრო დიდი მგრძნობელობა. იგი აღრიცხავს დროის ცვლილებას ტემპერატურული სხვაობის DT შესწავლილ ნიმუშსა და შედარების ნიმუშს შორის (ყველაზე ხშირად Al2O3), რომელიც არ განიცდის რაიმე ტრანსფორმაციას მოცემულ ტემპერატურულ დიაპაზონში. მინიმუმები DTA მრუდზე (იხ., მაგალითად, ნახ.) შეესაბამება ენდოთერმულ პროცესებს, ხოლო მაქსიმუმი ეგზოთერმულ პროცესებს. ეფექტები ჩაწერილი DTA, m.b. გამოწვეული დნობით, ბროლის სტრუქტურის ცვლილებებით, ბროლის ბადის განადგურებით, აორთქლებით, დუღილით, სუბლიმაციის შედეგად, ასევე ქიმიური. პროცესები (დისოციაცია, დაშლა, გაუწყლოება, დაჟანგვა-აღდგენა და სხვ.). ტრანსფორმაციების უმეტესობას თან ახლავს ენდოთერმული ეფექტები; მხოლოდ დაჟანგვა-აღდგენის და სტრუქტურული ტრანსფორმაციის ზოგიერთი პროცესია ეგზოთერმული.

თ.ა. შესაძლებელია ჩაწეროთ ე.წ შესასწავლი ნიმუშის გათბობის (ან გაგრილების) მრუდები, ე.ი. ამ უკანასკნელის ტემპერატურის ცვლილება დროთა განმავლობაში. კ.-ლ-ის შემთხვევაში. მრუდეზე ჩნდება ფაზური ტრანსფორმაცია ნივთიერებაში (ან ნივთიერებების ნარევში), პლატოები ან ნაოჭები.

მეთიუ. DTA მრუდზე პიკის ფართობსა და მოწყობილობისა და ნიმუშის პარამეტრებს შორის კავშირი საშუალებას იძლევა განისაზღვროს ტრანსფორმაციის სითბო, ფაზური გადასვლის აქტივაციის ენერგია, ზოგიერთი კინეტიკური მუდმივი და ჩატარდეს ნარევების ნახევრად რაოდენობრივი ანალიზი. (თუ ცნობილია შესაბამისი რეაქციების DH). DTA-ს გამოყენებით შესწავლილია ლითონის კარბოქსილატების, სხვადასხვა ორგანული მეტალის ნაერთების და ოქსიდის მაღალი ტემპერატურის ზეგამტარების დაშლა. ეს მეთოდი გამოიყენებოდა CO2-ად გარდაქმნის ტემპერატურული დიაპაზონის დასადგენად (საავტომობილო გამონაბოლქვი აირების შემდგომი წვის, თბოელექტროსადგურის მილებიდან გამონაბოლქვის დროს და ა.შ.). DTA გამოიყენება სხვადასხვა რაოდენობის კომპონენტების მქონე სისტემების მდგომარეობის ფაზური დიაგრამების ასაგებად (ფიზიკურ-ქიმიური ანალიზი), ხარისხისთვის. ნიმუშების შეფასება, მაგ. ნედლეულის სხვადასხვა პარტიების შედარებისას.

დერივატოგრაფია- ქიმიური კვლევის ყოვლისმომცველი მეთოდი. და ფიზიკურ-ქიმიური პროცესები, რომლებიც ხდება ნივთიერებაში დაპროგრამებული ტემპერატურის ცვლილებების პირობებში.

დიფერენციალური თერმული ანალიზის (DTA) ერთ ან რამდენიმე ფიზიკურთან კომბინაციაზე დაყრდნობით. ან ფიზიკურ-ქიმიური მეთოდები, როგორიცაა თერმოგრავიმეტრია, თერმომექანიკური ანალიზი (დილატომეტრია), მასის სპექტრომეტრია და ემანაციის თერმული ანალიზი. ყველა შემთხვევაში, ნივთიერების გარდაქმნასთან ერთად, რომელიც ხდება თერმული ეფექტით, აღირიცხება ნიმუშის მასის ცვლილება (თხევადი ან მყარი). ეს შესაძლებელს ხდის დაუყონებლივ ცალსახად განისაზღვროს ნივთიერებაში მიმდინარე პროცესების ბუნება, რაც არ შეიძლება გაკეთდეს მხოლოდ DTA-დან ან სხვა თერმული მეთოდების გამოყენებით. კერძოდ, ფაზური ტრანსფორმაციის მაჩვენებელია თერმული ეფექტი, რომელსაც არ ახლავს ნიმუშის მასის ცვლილება. მოწყობილობას, რომელიც ერთდროულად აღრიცხავს თერმოგრავიმეტრულ ცვლილებებს, ეწოდება დერივატოგრაფი. დერივატოგრაფში, რომლის მოქმედება ემყარება DTA-ს კომბინაციას თერმოგრავიმეტრიასთან, საცდელი ნივთიერებით მოთავსებულია ბალანსის სხივზე თავისუფლად დაკიდებულ თერმოწყვილზე. ეს დიზაინი საშუალებას გაძლევთ ჩაწეროთ ერთდროულად 4 დამოკიდებულება (იხ., მაგალითად, ნახ.): ტემპერატურის სხვაობა შესასწავლ ნიმუშსა და სტანდარტს შორის, რომელიც არ განიცდის ტრანსფორმაციას, t დროზე (DTA მრუდი), ცვლილებები მასის Dm. ტემპერატურაზე (თერმოგრავიმეტრული მრუდი), მასის ცვლილების სიჩქარე, ე.ი. წარმოებული dm/dt, ტემპერატურიდან (დიფერენციალური თერმოგრავიმეტრული მრუდი) და ტემპერატურა დროიდან. ამ შემთხვევაში შესაძლებელია ნივთიერების გარდაქმნების თანმიმდევრობის დადგენა და შუალედური პროდუქტების რაოდენობა და შემადგენლობა.

ქიმიური მეთოდებიანალიზი

გრავიმეტრული ანალიზინივთიერების მასის განსაზღვრაზე დაყრდნობით.
გრავიმეტრული ანალიზის დროს ანალიზს ან გამოხდის ზოგიერთი აქროლადი ნაერთის სახით (დისტილაციის მეთოდი), ან ხსნარიდან ნალექი ცუდად ხსნადი ნაერთის სახით (ნალექის მეთოდი). დისტილაციის მეთოდი გამოიყენება, მაგალითად, კრისტალიზაციის წყლის შემცველობის დასადგენად კრისტალურ ჰიდრატებში.
გრავიმეტრული ანალიზი ერთ-ერთი ყველაზე უნივერსალური მეთოდია. იგი გამოიყენება თითქმის ნებისმიერი ელემენტის დასადგენად. გრავიმეტრული ტექნიკის უმეტესობა გამოიყენება პირდაპირი განმარტება, როდესაც ინტერესის კომპონენტი იზოლირებულია ანალიზირებული ნარევიდან და იწონება როგორც ცალკეული ნაერთი. პერიოდული ცხრილის ზოგიერთი ელემენტი (მაგალითად, ნაერთები ტუტე ლითონებიდა ზოგიერთი სხვა) ხშირად ანალიზდება არაპირდაპირი მეთოდების გამოყენებით.ამ შემთხვევაში, ჯერ იზოლირებულია ორი კონკრეტული კომპონენტი, გარდაიქმნება გრავიმეტრულ ფორმაში და იწონის. შემდეგ ერთი ან ორივე ნაერთი გადადის სხვა გრავიმეტრულ ფორმაში და ხელახლა იწონება. თითოეული კომპონენტის შინაარსი განისაზღვრება მარტივი გამოთვლებით.

გრავიმეტრული მეთოდის ყველაზე მნიშვნელოვანი უპირატესობა არის ანალიზის მაღალი სიზუსტე. გრავიმეტრული განსაზღვრის ჩვეულებრივი ცდომილებაა 0,1-0,2%. რთული შემადგენლობის ნიმუშის გაანალიზებისას, შეცდომა იზრდება რამდენიმე პროცენტამდე გაანალიზებული კომპონენტის გამოყოფისა და იზოლაციის არასრულყოფილი მეთოდების გამო. გრავიმეტრული მეთოდის უპირატესობებში ასევე შედის რაიმე სტანდარტიზაციის ან კალიბრაციის არარსებობა სტანდარტული ნიმუშების გამოყენებით, რაც აუცილებელია თითქმის ნებისმიერ სხვა ანალიტიკურ მეთოდში. გრავიმეტრული ანალიზის შედეგების გამოსათვლელად საჭიროა მხოლოდ მოლური მასების და სტექიომეტრიული თანაფარდობების ცოდნა.

ანალიზის ტიტრიმეტრიული ანუ მოცულობითი მეთოდი რაოდენობრივი ანალიზის ერთ-ერთი მეთოდია. ტიტრირება არის რეაგენტის ტიტრირებული ხსნარის თანდათანობით დამატება ხსნარში, რომელიც ანალიზდება ეკვივალენტობის წერტილის დასადგენად. ანალიზის ტიტრიმეტრული მეთოდი ემყარება ზუსტად ცნობილი კონცენტრაციის რეაგენტის მოცულობის გაზომვას, რომელიც დახარჯულია განსაზღვრულ ნივთიერებასთან ურთიერთქმედების რეაქციაზე. ეს მეთოდი ეფუძნება ზუსტი გაზომვაორი ნივთიერების ხსნარების მოცულობა, რომლებიც რეაგირებენ ერთმანეთთან. რაოდენობრივიანალიზის ტიტრიმეტრიული მეთოდის გამოყენებით, იგი საკმაოდ სწრაფად ხორციელდება, რაც რამდენიმეს საშუალებას იძლევა პარალელური განმარტებებიდა მიიღეთ უფრო ზუსტი არითმეტიკული საშუალო. ანალიზის ტიტრიმეტრული მეთოდის ყველა გამოთვლა ეფუძნება ეკვივალენტთა კანონს. ნივთიერების განსაზღვრის საფუძველი ქიმიური რეაქციის ბუნების მიხედვით, ტიტრიმეტრული ანალიზის მეთოდები იყოფა შემდეგ ჯგუფებად: ნეიტრალიზაციის მეთოდი ან მჟავა-ტუტოვანი ტიტრაცია; დაჟანგვა-აღდგენითი მეთოდი; ნალექების მეთოდი და კომპლექსური მეთოდი.

მთელი თავისი განვითარების მანძილზე კაცობრიობა იყენებს ქიმიისა და ფიზიკის კანონებს თავის საქმიანობაში სხვადასხვა პრობლემის გადასაჭრელად და მრავალი მოთხოვნილების დასაკმაყოფილებლად.

ძველად ეს პროცესი ორი განსხვავებული გზით მიმდინარეობდა: შეგნებულად, დაგროვილი გამოცდილებიდან გამომდინარე ან შემთხვევით. ქიმიის კანონების შეგნებული გამოყენების თვალსაჩინო მაგალითებია: რძის დამჟავება და მისი შემდგომი გამოყენება ყველის პროდუქტების, არაჟნის და სხვა ნივთების მოსამზადებლად; გარკვეული თესლის დუღილი, მაგალითად, სვია და შემდგომი ლუდის პროდუქციის წარმოება; სხვადასხვა ხილის წვენების დუღილი (ძირითადად ყურძნის, რომელიც შეიცავს დიდი რიცხვიშაქარი), საბოლოოდ იძლევა ღვინის პროდუქტს და ძმარს.

ცეცხლის აღმოჩენა იყო რევოლუცია კაცობრიობის ცხოვრებაში. ხალხმა ცეცხლის გამოყენება დაიწყო საჭმლის მომზადებისთვის, თიხის პროდუქტების თერმული დამუშავებისთვის, სხვადასხვა ლითონებთან მუშაობისთვის, მოსაპოვებლად ნახშირიდა უფრო მეტი.

დროთა განმავლობაში ადამიანებს განუვითარდათ მათზე დაფუძნებული უფრო ფუნქციონალური მასალებისა და პროდუქტების მოთხოვნილება. მათმა ცოდნამ ქიმიის დარგში უდიდესი გავლენა მოახდინა ამ პრობლემის გადაჭრაზე. ქიმიამ განსაკუთრებით მნიშვნელოვანი როლი ითამაშა სუფთა და ულტრასუფთა ნივთიერებების წარმოებაში. თუ ახალი მასალების წარმოებაში პირველ ადგილს იკავებს ფიზიკური პროცესები და მათზე დაფუძნებული ტექნოლოგიები, მაშინ ულტრასუფთა ნივთიერებების სინთეზი, როგორც წესი, უფრო ადვილად ხდება ქიმიური რეაქციების გამოყენებით.

ფიზიკურ-ქიმიური მეთოდების გამოყენებით სწავლობენ ფიზიკურ მოვლენებს, რომლებიც წარმოიქმნება ქიმიური რეაქციების დროს. მაგალითად, ფერის ინტენსივობა იზომება კონდუქტომეტრულ მეთოდში ნივთიერების კონცენტრაციიდან გამომდინარე, ხსნარების ელექტრული გამტარობის ცვლილება გამოიყენება სისტემის ოპტიკურ თვისებებს შორის; მისი შემადგენლობა.

სამშენებლო მასალების ყოვლისმომცველი შესწავლისთვის გამოიყენება აგრეთვე ფიზიკურ-ქიმიური კვლევის მეთოდები. ასეთი მეთოდების გამოყენება სამშენებლო მასალებისა და პროდუქტების შემადგენლობის, სტრუქტურისა და თვისებების სიღრმისეული შესწავლის საშუალებას იძლევა. მასალის შემადგენლობის, სტრუქტურისა და თვისებების დიაგნოსტიკა სხვადასხვა ეტაპებიმისი წარმოება და ექსპლუატაცია იძლევა რესურსების დაზოგვის და ენერგიის დაზოგვის პროგრესული ტექნოლოგიების განვითარების საშუალებას [

ზემოთ მოყვანილი ნამუშევარი გვიჩვენებს ზოგადი კლასიფიკაციასამშენებლო მასალების შესწავლის ფიზიკური და ქიმიური მეთოდები (თერმოგრაფია, რენტგენოგრაფია, ოპტიკური მიკროსკოპია, ელექტრონული მიკროსკოპია, ატომური ემისიის სპექტროსკოპია, მოლეკულური შთანთქმის სპექტროსკოპია, ფერომეტრია, პოტენციომეტრია) და მეთოდები, როგორიცაა თერმული და რენტგენის ფაზის ანალიზი, აგრეთვე ფორების შესწავლის მეთოდები სტრუქტურა [აღმაშენებლის სახელმძღვანელო [ ელექტრონული რესურსი] // ურბანული და სოფლის მშენებლობის სამინისტრო ბელორუსის სსრ. URL: www.bibliotekar.ru/spravochnick-104-stroymaterialy.html].

1. ფიზიკური და ქიმიური კვლევის მეთოდების კლასიფიკაცია

ფიზიკურ-ქიმიური კვლევის მეთოდები ეფუძნება მჭიდრო კავშირს მასალის ფიზიკურ მახასიათებლებს შორის (მაგალითად, სინათლის შთანთქმის უნარი, ელექტროგამტარობა და ა.შ.) და სტრუქტურული ორგანიზაციამასალა ქიმიური თვალსაზრისით. ხდება, რომ ფიზიკურ-ქიმიური მეთოდებიდან ცალკე ჯგუფად გამოიყოფა წმინდა ფიზიკური კვლევის მეთოდები, რაც აჩვენებს, რომ ფიზიკურ-ქიმიური მეთოდები განიხილავს გარკვეულ ქიმიურ რეაქციას, წმინდა ფიზიკურისგან განსხვავებით. კვლევის ამ მეთოდებს ხშირად ინსტრუმენტულს უწოდებენ, რადგან ისინი მოიცავს სხვადასხვა საზომი მოწყობილობების გამოყენებას. ინსტრუმენტული კვლევის მეთოდებს, როგორც წესი, აქვს საკუთარი თეორიული საფუძველი, ეს საფუძველი განსხვავდება ქიმიური კვლევების თეორიული საფუძვლებისგან (ტიტრიმეტრიული და გრავიმეტრიული). იგი ეფუძნებოდა მატერიის ურთიერთქმედებას სხვადასხვა ენერგიებთან.

ფიზიკურ-ქიმიური კვლევის დროს, ნივთიერების შემადგენლობისა და სტრუქტურული ორგანიზაციის შესახებ საჭირო მონაცემების მისაღებად, ექსპერიმენტული ნიმუში ექვემდებარება რაიმე სახის ენერგიის გავლენას. ნივთიერების ენერგიის სახეობიდან გამომდინარე, იცვლება მისი შემადგენელი ნაწილაკების (მოლეკულები, იონები, ატომები) ენერგეტიკული მდგომარეობები. ეს გამოიხატება გარკვეული მახასიათებლების ცვლილებით (მაგალითად, ფერი, მაგნიტური თვისებები და სხვა). ნივთიერების მახასიათებლებში ცვლილებების აღრიცხვის შედეგად მიიღება მონაცემები საცდელი ნიმუშის ხარისხობრივ და რაოდენობრივ შემადგენლობაზე, ან მონაცემები მისი აგებულების შესახებ.

ზემოქმედების ენერგიების ტიპისა და შესასწავლი მახასიათებლების მიხედვით, ფიზიკოქიმიური კვლევის მეთოდები იყოფა შემდეგნაირად.

ცხრილი 1. ფიზიკოქიმიური მეთოდების კლასიფიკაცია

ამ ცხრილში მოცემულების გარდა, არსებობს საკმაოდ ბევრი კერძო ფიზიკოქიმიური მეთოდი, რომელიც არ შეესაბამება ამ კლასიფიკაციას. სინამდვილეში, ყველაზე აქტიურად გამოიყენება ოპტიკური, ქრომატოგრაფიული და პოტენციომეტრიული მეთოდები ნიმუშის მახასიათებლების, შემადგენლობისა და სტრუქტურის შესასწავლად.გალუსო, გ.ს. სამშენებლო მასალების შესწავლის მეთოდები: სასწავლო სახელმძღვანელო / გ.ს. გალუზო, ვ.ა. ბოგდანი, ო.გ. გალუზო, ვ.ი. კოვაჟნკოვა. – მინსკი: BNTU, 2008. – 227 გვ.].

2. თერმული ანალიზის მეთოდები

თერმული ანალიზი აქტიურად გამოიყენება სხვადასხვა სამშენებლო მასალის შესასწავლად - მინერალური და ორგანული, ბუნებრივი და სინთეზური. მისი გამოყენება ხელს უწყობს მასალაში კონკრეტული ფაზის არსებობის იდენტიფიცირებას, ურთიერთქმედების რეაქციების განსაზღვრას, დაშლას და, გამონაკლის შემთხვევებში, ინფორმაციის მიღებას კრისტალური ფაზის რაოდენობრივი შემადგენლობის შესახებ. უაღრესად დისპერსიული და კრიპტოკრისტალური პოლიმინერალური ნარევების ფაზური შემადგენლობის შესახებ ინფორმაციის მოპოვების შესაძლებლობა პოლიმინერალურ ფრაქციებად დაყოფის გარეშე ტექნიკის ერთ-ერთი მთავარი უპირატესობაა. თერმული კვლევის მეთოდები ეფუძნება მუდმივი ქიმიური შემადგენლობის წესებს და ფიზიკური მახასიათებლებინივთიერებები, კონკრეტულ პირობებში და, სხვა საკითხებთან ერთად, შესაბამისობისა და მახასიათებლების კანონებზე.

კორესპონდენციის კანონი ამბობს, რომ კონკრეტული თერმული ეფექტი შეიძლება იყოს დაკავშირებული ნიმუშის ნებისმიერ ფაზის ცვლილებასთან.

და მახასიათებლობის კანონი ამბობს, რომ თერმული ეფექტები ინდივიდუალურია თითოეული ქიმიური ნივთიერებისთვის.

თერმული ანალიზის მთავარი იდეაა შეისწავლოს გარდაქმნები, რომლებიც ხდება ტემპერატურის გაზრდის პირობებში ნივთიერებების სისტემებში ან სპეციფიკურ ნაერთებში სხვადასხვა ფიზიკური და ქიმიური პროცესის დროს, მათ თანმხლები თერმული ეფექტების მიხედვით.

ფიზიკური პროცესებიროგორც წესი, ეფუძნება სისტემის სტრუქტურული სტრუქტურის ან აგრეგაციის მდგომარეობის ტრანსფორმაციას მისი მუდმივი ქიმიური შემადგენლობით.

ქიმიური პროცესები იწვევს სისტემის ქიმიური შემადგენლობის ტრანსფორმაციას. ეს მოიცავს უშუალოდ გაუწყლოებას, დისოციაციას, დაჟანგვას, გაცვლის რეაქციებს და სხვა.

თავდაპირველად, კირქვისა და თიხის ქანების თერმული მოსახვევები მიიღო ფრანგმა ქიმიკოსმა ანრი ლუი ლე შატელიემ 1886 - 1887 წლებში. რუსეთში, აკადემიკოსმა ნ. კურნაკოვი (1904 წელს). კურნაკოვის პირომეტრის განახლებული მოდიფიკაციები (გათბობისა და გაგრილების მოსახვევების ავტომატურად ჩაწერის აპარატი) დღემდე გამოიყენება უმეტეს კვლევით ლაბორატორიებში. გათბობის ან გაგრილების შედეგად შესასწავლ მახასიათებლებს შორის გამოიყოფა თერმული ანალიზის შემდეგი მეთოდები: დიფერენციალური თერმული ანალიზი (DTA) - განისაზღვრება შესასწავლი ნიმუშის ენერგიის ცვლილება; თერმოგრავიმეტრია - მასის ცვლილებები; დილატომეტრია - მოცულობების ცვლილება; გაზის მოცულობა - იცვლება გაზის ფაზის შემადგენლობა; ელექტრული გამტარობა - ელექტრული წინააღმდეგობის ცვლილებები.

თერმული კვლევის დროს შეიძლება გამოვიყენოთ რამდენიმე კვლევის მეთოდი პარალელურად, რომელთაგან თითოეული აღრიცხავს ენერგიის, მასის, მოცულობის და სხვა მახასიათებლების ცვლილებას. გათბობის პროცესის დროს სისტემის მახასიათებლების ყოვლისმომცველი შესწავლა ხელს უწყობს მასში მიმდინარე პროცესების საფუძვლების უფრო დეტალურ და საფუძვლიან შესწავლას.

ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი და ფართოდ გამოყენებული მეთოდია დიფერენციალური თერმული ანალიზი.

ნივთიერების ტემპერატურული მახასიათებლების რყევები შეიძლება გამოვლინდეს მისი თანმიმდევრული გაცხელებით. ასე რომ, ჭურჭელი ივსება ექსპერიმენტული მასალით (ნიმუში), მოთავსებულია ელექტრო ღუმელში, რომელიც თბება და შესწავლილი სისტემის ტემპერატურის მაჩვენებლების აღება იწყება გალვანომეტრთან დაკავშირებული მარტივი თერმოწყვილის გამოყენებით.

ნივთიერების ენთალპიაში ცვლილებების რეგისტრაცია ხდება ჩვეულებრივი თერმოწყვილის გამოყენებით. მაგრამ იმის გამო, რომ გადახრები, რომლებიც ჩანს ტემპერატურის მრუდზე, არ არის ძალიან დიდი, უმჯობესია გამოიყენოთ დიფერენციალური თერმოწყვილი. თავდაპირველად, ამ თერმოწყვილის გამოყენება შემოთავაზებული იყო ნ.ს. კურნაკოვი. თვითრეგისტრირების პირომეტრის სქემატური გამოსახულება წარმოდგენილია ნახაზ 1-ში.

ამ სქემატურ სურათზე ნაჩვენებია ჩვეულებრივი თერმოწყვილების წყვილი, რომლებიც ერთმანეთთან დაკავშირებულია ერთიდაიგივე ბოლოებით და ქმნის ეგრეთ წოდებულ ცივ შეერთებას. დარჩენილი ორი ბოლო უკავშირდება აპარატს, რაც შესაძლებელს ხდის ელექტრომოძრავი ძალის (EMF) წრეში გარდაქმნების ჩაწერას, რომლებიც ჩნდება თერმოწყვილის ცხელი შეერთების ტემპერატურის ზრდის შედეგად. ერთი ცხელი შეერთება განლაგებულია შესწავლილ ნიმუშში, ხოლო მეორე მდებარეობს საცნობარო ნივთიერებაში.

ნახაზი 1. დიფერენციალური და მარტივი თერმოწყვილის სქემატური გამოსახულება: 1 – ელექტროღუმელი; 2 – ბლოკი; 3 – შესასწავლი ექსპერიმენტული ნიმუში; 4 – საცნობარო ნივთიერება (სტანდარტი); 5 – თერმოწყვილის ცხელი შეერთება; 6 – თერმოწყვილის ცივი შეერთება; 7 – გალვანომეტრი DTA მრუდის დასაფიქსირებლად; 8 – გალვანომეტრი ტემპერატურის მრუდის ჩასაწერად.

თუ შესწავლილი სისტემისთვის ხშირია ნებისმიერი ტრანსფორმაცია, რომელიც დაკავშირებულია თერმული ენერგიის შთანთქმასთან ან გამოყოფასთან, მაშინ მისი ტემპერატურის მაჩვენებელი ამ მომენტშიშეიძლება იყოს ბევრად მეტი ან ნაკლები, ვიდრე საცნობარო საცნობარო ნივთიერება. ტემპერატურის ეს განსხვავება იწვევს EMF მნიშვნელობის განსხვავებას და, შედეგად, DTA მრუდის გადახრას ნულიდან ან საბაზისო ხაზიდან ზემოთ ან ქვემოთ. ნულოვანი ხაზი არის x-ღერძის პარალელურად და შედგენილი DTA მრუდის დასაწყისში, ეს ჩანს სურათზე 2.

სურათი 2. მარტივი და დიფერენციალური (DTA) ტემპერატურის მრუდების სქემა.

სინამდვილეში, ხშირად გარკვეული თერმული ტრანსფორმაციის დასრულების შემდეგ, DTA მრუდი არ ბრუნდება ნულოვანი ხაზისკენ, მაგრამ აგრძელებს მის პარალელურად ან გარკვეული კუთხით სვლას. ამ ხაზს საბაზისო ეწოდება. ეს შეუსაბამობა ფუძესა და ნულოვან ხაზებს შორის აიხსნება ნივთიერებების შესწავლილი სისტემის სხვადასხვა თერმოფიზიკური მახასიათებლებით და შედარების საცნობარო ნივთიერებით [].

3. რენტგენის ფაზის ანალიზის მეთოდები

სამშენებლო მასალების შესწავლის რენტგენის მეთოდები ეფუძნება ექსპერიმენტებს, რომლებშიც რენტგენის სხივები გამოიყენება. Ეს კლასიკვლევა აქტიურად გამოიყენება ნედლეულის მინერალოგიური შემადგენლობის შესასწავლად და საბოლოო პროდუქტებინივთიერების ფაზური გარდაქმნები მათი დამუშავების სხვადასხვა ეტაპზე მზა პროდუქტებად და ექსპლუატაციის დროს და, სხვა საკითხებთან ერთად, ბროლის ბადის სტრუქტურული სტრუქტურის ბუნების იდენტიფიცირება.

რენტგენის დიფრაქციის ტექნიკას, რომელიც გამოიყენება ნივთიერების ერთეული უჯრედის პარამეტრების დასადგენად, ეწოდება რენტგენის დიფრაქციის ტექნიკას. ტექნიკას, რომელსაც მიმართავენ ფაზური გარდაქმნებისა და ნივთიერებების მინერალოგიური შემადგენლობის შესწავლისას, ეწოდება რენტგენის ფაზის ანალიზი. რენტგენის ფაზის ანალიზის (XRF) მეთოდებს გააჩნიათ დიდი მნიშვნელობამინერალური სამშენებლო მასალების შესწავლისას. რენტგენის ფაზის კვლევების შედეგების საფუძველზე მიიღება ინფორმაცია ნიმუშში კრისტალური ფაზების არსებობისა და მათი რაოდენობის შესახებ. აქედან გამომდინარეობს, რომ არსებობს ანალიზის რაოდენობრივი და ხარისხობრივი მეთოდები.

თვისებრივი რენტგენის ფაზის ანალიზის მიზანია ინფორმაციის მიღება შესწავლილი ნივთიერების კრისტალური ფაზის ბუნების შესახებ. მეთოდები ეფუძნება იმ ფაქტს, რომ თითოეულ კონკრეტულ კრისტალურ მასალას აქვს სპეციფიკური რენტგენის ნიმუში დიფრაქციული მაქსიმალური სიმრავლით. დღესდღეობით, არსებობს სანდო რენტგენის მონაცემები ადამიანისათვის ცნობილი კრისტალური ნივთიერებების უმეტესობის შესახებ.

რაოდენობრივი შემადგენლობის ამოცანაა ინფორმაციის მოპოვება პოლიფაზურ პოლიკრისტალურ ნივთიერებებში სპეციფიკური ფაზების ოდენობის შესახებ. როგორც ნებისმიერი ფაზის რაოდენობა იზრდება, მისი ასახვის ინტენსივობა უფრო დიდი ხდება. მაგრამ პოლიფაზური ნივთიერებებისთვის, კავშირი ამ ფაზის ინტენსივობასა და რაოდენობას შორის ორაზროვანია, რადგან მოცემული ფაზის ასახვის ინტენსივობის სიდიდე დამოკიდებულია არა მხოლოდ მის პროცენტულ შემცველობაზე, არამედ μ-ის მნიშვნელობაზეც, რომელიც ახასიათებს რამდენად რენტგენის სხივი სუსტდება შესასწავლ მასალაში გავლის შედეგად. შესწავლილი მასალის ეს შესუსტების მნიშვნელობა დამოკიდებულია შესუსტების მნიშვნელობებზე და სხვა ფაზების რაოდენობაზე, რომლებიც ასევე შედის მის შემადგენლობაში. აქედან გამომდინარეობს, რომ რაოდენობრივი ანალიზის თითოეულმა ტექნიკამ გარკვეულწილად უნდა გაითვალისწინოს შესუსტების ინდექსის ეფექტი ნიმუშების შემადგენლობაში ცვლილებების შედეგად, რაც არღვევს პირდაპირ პროპორციულობას ამ ფაზის რაოდენობასა და მისი ინტენსივობის ხარისხს შორის. დიფრაქციული ანარეკლი [მაკაროვა, ი.ა. სამშენებლო მასალების შესწავლის ფიზიკურ-ქიმიური მეთოდები: სახელმძღვანელო / I.A. მაკაროვა, ნ.ა. ლოხოვა. – Bratsk: Iz-vo BrGU, 2011. – 139გვ. ].

რენტგენის გამოსახულების მიღების ვარიანტები იყოფა, რადიაციის ჩაწერის მეთოდის საფუძველზე, ფოტოგრაფიულ და დიფრაქტომეტრულებად. პირველი ტიპის მეთოდების გამოყენება გულისხმობს რენტგენის გამოსხივების ფოტოგრაფიულ ჩაწერას, რომლის გავლენითაც შეინიშნება ფოტოგრაფიული ემულსიის დაბნელება. რენტგენის შაბლონების მისაღებად დიფრაქტომეტრიული მეთოდები, რომლებიც დანერგილია დიფრაქტომეტრებში, განსხვავდება ფოტოგრაფიული მეთოდებისგან იმით, რომ დიფრაქციული ნიმუში მიიღება თანმიმდევრულად დროთა განმავლობაში [პინდიუკი, ტ.ფ. სამშენებლო მასალების შესწავლის მეთოდები: გაიდლაინებილაბორატორიული სამუშაოებისთვის / თ.ფ. პინდიუკი, ი.ლ. ჩულკოვა. – ომსკი: SibADI, 2011. – 60გვ. ].

4. ფოროვანი სტრუქტურის შესწავლის მეთოდები

სამშენებლო მასალებს აქვს არაერთგვაროვანი და საკმაოდ რთული სტრუქტურა. მიუხედავად მასალების მრავალფეროვნებისა და წარმოშობისა (ბეტონი, სილიკატური მასალები, კერამიკა), მათი სტრუქტურა ყოველთვის შეიცავს სხვადასხვა ფორებს.

ტერმინი "ფოროზი" აკავშირებს მასალის ორ ყველაზე მნიშვნელოვან თვისებას - გეომეტრიასა და სტრუქტურას. გეომეტრიული მახასიათებელია ფორების მთლიანი მოცულობა, ფორების ზომა და მათი საერთო სპეციფიური ზედაპირის ფართობი, რაც განსაზღვრავს სტრუქტურის ფორიანობას (მსხვილფოროვანი მასალა ან წვრილფოროვანი). სტრუქტურული მახასიათებლები– ეს არის ფორების ტიპი და მათი განაწილება ზომის მიხედვით. ეს თვისებები განსხვავდება მყარი ფაზის სტრუქტურის მიხედვით (მარცვლოვანი, ფიჭური, ბოჭკოვანი და ა.შ.) და თავად ფორების სტრუქტურიდან (ღია, დახურული, კომუნიკაციური).

ფოროვანი წარმონაქმნების ზომასა და სტრუქტურაზე ძირითად გავლენას ახდენს ნედლეულის თვისებები, ნარევის შემადგენლობა, ტექნოლოგიური პროცესიწარმოება. ყველაზე მნიშვნელოვანი მახასიათებლებია ნაწილაკების ზომის განაწილება, შემკვრელის მოცულობა, ტენიანობის პროცენტული მაჩვენებელი საკვებში, საბოლოო პროდუქტის ფორმირების მეთოდები, საბოლოო სტრუქტურის ფორმირების პირობები (შედუღება, შერწყმა, დატენიანება და ა.შ.). ძლიერი გავლენაფოროვანი წარმონაქმნების სტრუქტურაზე გავლენას ახდენს სპეციალიზებული დანამატები, ე.წ. ესენია, მაგალითად, საწვავი და დამწვარი დანამატები, რომლებსაც ემატება ნარევი კერამიკული პროდუქტების წარმოებისას და სურფაქტანტების გარდა, ისინი გამოიყენება როგორც კერამიკაში, ასევე ცემენტზე დაფუძნებულ მასალებში. ფორები განსხვავდებიან არა მხოლოდ ზომით, არამედ ფორმითაც და მათ მიერ შექმნილ კაპილარულ არხებს აქვთ ცვალებადი განივი კვეთა მთელ სიგრძეზე. ყველა ფორების წარმონაქმნები კლასიფიცირდება დახურულ და ღიად, ასევე არხის ფორმირებად და ჩიხებად.

ფოროვანი სამშენებლო მასალების სტრუქტურა ხასიათდება ყველა სახის ფორების კომბინაციით. ფოროვანი წარმონაქმნები შეიძლება შემთხვევით განთავსდეს ნივთიერების შიგნით, ან შეიძლება ჰქონდეთ გარკვეული რიგი.

ფორების არხებს აქვს ძალიან რთული სტრუქტურა. დახურული ფორები მოწყვეტილია ღია ფორებს და არანაირად არ არის დაკავშირებული ერთმანეთთან ან გარე გარემოსთან. ფორების ეს კლასი შეუვალია აირისებრი ნივთიერებებისა და სითხეების მიმართ და, შედეგად, არ ითვლება საშიშად. ღია არხწარმომქმნელი და ჩიხი ფოროვანი წარმონაქმნები წყლის გარემოშეიძლება შეავსოთ სირთულეების გარეშე. მათი შევსება მიმდინარეობს სხვადასხვა შაბლონების მიხედვით და ძირითადად დამოკიდებულია ფორების არხების კვეთის ფართობზე და სიგრძეზე. ჩვეულებრივი გაჯერების შედეგად ყველა ფოროვანი არხი არ ივსება წყლით, მაგალითად, 0,12 მიკრონიზე ნაკლები ზომის ფორები არ ივსება მათში ჰაერის არსებობის გამო. დიდი ფოროვანი წარმონაქმნები ძალიან სწრაფად ივსება, მაგრამ ჰაერში, კაპილარული ძალების დაბალი მნიშვნელობის შედეგად, მათში წყალი ცუდად ინახება.

ნივთიერების მიერ შთანთქმული წყლის მოცულობა დამოკიდებულია ფოროვანი წარმონაქმნების ზომაზე და თავად მასალის ადსორბციულ მახასიათებლებზე.

ფოროვანი სტრუქტურისა და მასალის ფიზიკურ-ქიმიურ მახასიათებლებს შორის კავშირის დასადგენად, საკმარისი არ არის მხოლოდ ცოდნა ზოგადი მნიშვნელობაფოროვანი წარმონაქმნების მოცულობა. ზოგადი ფორიანობა აქ არ განსაზღვრავს ნივთიერების სტრუქტურას მნიშვნელოვანი როლითამაშობს ფორების ზომის განაწილების პრინციპს და კონკრეტული ზომის ფოროვანი წარმონაქმნების არსებობას.

სამშენებლო მასალების ფორიანობის გეომეტრიული და სტრუქტურული მაჩვენებლები განსხვავდება როგორც მიკრო, ისე მაკრო დონეზე. გ.ი. გორჩაკოვი და ე.გ. მურადოვმა შეიმუშავა ექსპერიმენტული და გამოთვლითი მეთოდოლოგია ბეტონის მასალების ზოგადი და ჯგუფური ფორიანობის დასადგენად. ტექნიკის საფუძველია ის, რომ ექსპერიმენტის დროს ბეტონში ცემენტის ჰიდრატაციის დონე განისაზღვრება რაოდენობრივი რენტგენის გამოკვლევის გამოყენებით ან დაახლოებით ცემენტის შემკვრელში შეკრული წყლის ω მოცულობით, რომელიც არ აორთქლდა გაშრობის დროს 150 ტემპერატურაზე. ºС: α = ω/ ω მაქს .

შეკრული წყლის მოცულობა ცემენტის სრული ჰიდრატაციით არის 0,25 – 0,30 დიაპაზონში (არაკალცინირებული ცემენტის მასამდე).

შემდეგ, ცხრილის 1-ლი ფორმულების გამოყენებით, ბეტონის ფორიანობა გამოითვლება ცემენტის ჰიდრატაციის დონის, ბეტონში მისი მოხმარებისა და წყლის რაოდენობის მიხედვით [მაკაროვა, ი.ა. სამშენებლო მასალების შესწავლის ფიზიკურ-ქიმიური მეთოდები: სახელმძღვანელო / I.A. მაკაროვა, ნ.ა. ლოხოვა. – Bratsk: Iz-vo BrGU, 2011. – 139გვ. ].

აკუსტიკური მეთოდები ეფუძნება კონტროლირებად სტრუქტურაში აღგზნებული ელასტიური ვიბრაციის პარამეტრების ჩაწერას. რხევები, როგორც წესი, აღელვებულია ულტრაბგერითი დიაპაზონში (რაც ამცირებს ჩარევას) პიეზომეტრიული ან ელექტრომაგნიტური გადამცემის გამოყენებით, სტრუქტურაზე ზემოქმედებით და ასევე, როდესაც თავად სტრუქტურის სტრუქტურა იცვლება დატვირთვის გამოყენების გამო.

აკუსტიკური მეთოდები გამოიყენება უწყვეტობის მონიტორინგისთვის (ჩანართების, ღრუების, ბზარების და ა.შ.), სისქის, სტრუქტურის, ფიზიკური და მექანიკური თვისებების (სიძლიერე, სიმკვრივე, დრეკადობის მოდული, ათვლის მოდული, პუასონის თანაფარდობა) და მოტეხილობების კინეტიკის შესასწავლად.

სიხშირის დიაპაზონის მიხედვით აკუსტიკური მეთოდები იყოფა ულტრაბგერით და ბგერად, ხოლო ელასტიური ვიბრაციების აგზნების მეთოდის მიხედვით - პიეზოელექტრო, მექანიკურ, ელექტრომაგნიტოაკუსტიკური, დეფორმაციების დროს თვითაგზნებად. არადესტრუქციული ტესტირების დროს აკუსტიკური მეთოდების გამოყენებით, სიხშირე, ამპლიტუდა, დრო, მექანიკური წინაღობა (შემცირება), სპექტრული შემადგენლობაყოყმანი. გამოიყენება გრძივი, ათვლის, განივი, ზედაპირული და ნორმალური აკუსტიკური ტალღები. რხევის ემისიის რეჟიმი შეიძლება იყოს უწყვეტი ან პულსირებული.

აკუსტიკური მეთოდების ჯგუფში შედის ჩრდილი, რეზონანსი, პულს-ექო, აკუსტიკური ემისია (ემისია), ველოსიმეტრიული, წინაღობა, თავისუფალი ვიბრაციები.

ჩრდილის მეთოდი გამოიყენება ხარვეზის აღმოსაჩენად და ეფუძნება აკუსტიკური ჩრდილის დადგენას, რომელიც წარმოიქმნება დეფექტის უკან აკუსტიკური სხივის არეკვლისა და გაფანტვის გამო. რეზონანსული მეთოდი გამოიყენება ხარვეზის აღმოსაჩენად და სისქის საზომად. ამ მეთოდით განისაზღვრება სიხშირეები, რომლებიც იწვევენ ვიბრაციის რეზონანსს შესასწავლი სტრუქტურის სისქეზე.

პულსის მეთოდი (ექო) გამოიყენება ხარვეზის აღმოსაჩენად და სისქის საზომად. გამოვლენილია დეფექტებიდან ან ზედაპირებიდან არეკლილი აკუსტიკური პულსი. ემისიის მეთოდი (აკუსტიკური ემისიის მეთოდი) ემყარება დეფექტების გამო ელასტიური ვიბრაციების ტალღების გამოყოფას, აგრეთვე დატვირთვის ქვეშ მყოფი სტრუქტურის მონაკვეთებს. განისაზღვრება დეფექტების არსებობა და ადგილმდებარეობა და სტრესის დონე. აკუსტიკური მასალის ხარვეზის გამოვლენის გამოსხივება

ველოსიმეტრიული მეთოდი ეფუძნება ვიბრაციის სიჩქარის დაფიქსირებას, დეფექტების გავლენას ტალღის გავრცელების სიჩქარეზე და მასალაში ტალღის ბილიკის სიგრძეზე. წინაღობის მეთოდი ეფუძნება დეფექტის ზონაში ტალღის შესუსტების ცვლილებების ანალიზს. თავისუფალი ვიბრაციის მეთოდით, სტრუქტურის ბუნებრივი ვიბრაციების სიხშირის სპექტრის ანალიზი ხდება მასზე დარტყმის შემდეგ.

ულტრაბგერითი მეთოდის გამოყენებისას, ემიტერები და მიმღებები (ან საპოვნელები) გამოიყენება ულტრაბგერითი ვიბრაციების აღგზნებისა და მისაღებად. ისინი მზადდება იმავე ტიპისგან და წარმოადგენენ პიეზოელექტრული ფირფიტა 1, რომელიც მოთავსებულია დემპერ 2-ში, რომელიც ემსახურება თავისუფალი ვიბრაციების დაშლას და პიეზოელექტრული ფირფიტის დაცვას (ნახ. 1).

ბრინჯი. 1. მპოვნელების დიზაინები და მათი სამონტაჟო სქემები:

a - ნორმალური მპოვნელის დიაგრამა (რხევის ემიტერი ან მიმღები); ბ -- მპოვნელის წრე ზედაპირთან კუთხით ულტრაბგერითი ტალღების შესაყვანად; გ -- ორ ელემენტიანი მპოვნელის დიაგრამა; d -- ემიტერების და მიმღების კოაქსიალური პოზიცია ბოლოდან ბოლომდე ბგერის დროს; d - იგივე, დიაგონალი; ე -- ზედაპირული ხმა; g -- კომბინირებული ჟღერადობა; 1 -- პიეზოელექტრული ელემენტი; 2 -- დემპერი; 3 -- დამცავი; 4 -- ლუბრიკანტი კონტაქტზე; 5 -- შესწავლილი ნიმუში; 6 -- სხეული; 7 -- დასკვნები; 8 - პრიზმა კუთხით ტალღების შემოტანისთვის; 9 -- გამყოფი ეკრანი; 10 -- ემიტერები და მიმღებები;

ულტრაბგერითი ტალღები აირეკლება, ირღვევა და ექვემდებარება დიფრაქციას ოპტიკის კანონების მიხედვით. ეს თვისებები გამოიყენება ვიბრაციების დასაფიქსირებლად მრავალი არა-დესტრუქციული ტესტირების მეთოდებში. ამ შემთხვევაში, ტალღების ვიწრო მიმართული სხივი გამოიყენება მასალის მოცემული მიმართულებით შესასწავლად. რხევის ემიტერისა და მიმღების პოზიცია, კვლევის მიზნიდან გამომდინარე, შეიძლება განსხვავდებოდეს შესასწავლ სტრუქტურასთან მიმართებაში (ნახ. 1, d-g).

შემუშავებულია მრავალი მოწყობილობა, რომელიც იყენებს ულტრაბგერითი ვიბრაციის ზემოაღნიშნულ მეთოდებს. პრაქტიკაში სამშენებლო კვლევაგამოყენებული მოწყობილობებია GSP UK14P, Beton-12, UV-10 P, UZD-MVTU, GSP UK-YUP და ა.შ. „Beton“ და UK მოწყობილობები დამზადებულია ტრანზისტორებით და გამოირჩევა დაბალი წონითა და ზომებით. დიდი ბრიტანეთის ინსტრუმენტები აღრიცხავს ტალღების გავრცელების სიჩქარეს ან დროს.

ულტრაბგერითი ვიბრაციები მყარ სხეულებში იყოფა გრძივი, განივი და ზედაპირული (ნახ. 2, ა).

ბრინჯი. 2.

a - ულტრაბგერითი გრძივი, განივი და ზედაპირული ტალღები; b, c -- ჩრდილის მეთოდი (დეფექტი ზონის გარეთ და ჟღერადობის ზონაში); 1 -- ვიბრაციის მიმართულება; 2 -- ტალღები; 3 -- გენერატორი; 4 -- ემიტერი; 5 -- მიმღები; 6 -- გამაძლიერებელი; 7 -- მაჩვენებელი; 8 საცდელი ნიმუში) 9 -- დეფექტი

არსებობს დამოკიდებულებები რხევის პარამეტრებს შორის

ამრიგად, მასალის ფიზიკური და მექანიკური თვისებები დაკავშირებულია ვიბრაციის პარამეტრებთან. არა-დესტრუქციული ტესტირების მეთოდები იყენებს ამ ურთიერთობას. განვიხილოთ მარტივი და ფართოდ გამოყენებული ულტრაბგერითი ტესტირების მეთოდები: ჩრდილოვანი და ექო მეთოდები.

დეფექტის დადგენა ჩრდილოვანი მეთოდით ხდება შემდეგნაირად (იხ. სურ. 2, ბ): გენერატორი 3, ემიტერი 4-ის მეშვეობით, განუწყვეტლივ ასხივებს ვიბრაციას 8 მასალაში, ხოლო მისი მეშვეობით ვიბრაციის მიმღებში 5. დეფექტის არარსებობა 9, ვიბრაციები აღიქმება მიმღების მიერ 5 თითქმის შესუსტების გარეშე და აღირიცხება გამაძლიერებლის 6 მეშვეობით ინდიკატორი 7-ით (ოსცილოსკოპი, ვოლტმეტრი). დეფექტი 9 ასახავს რხევის ენერგიის ნაწილს, რითაც ჩრდილავს მიმღებს 5. მიღებული სიგნალი მცირდება, რაც მიუთითებს დეფექტის არსებობაზე. ჩრდილოვანი მეთოდი არ იძლევა დეფექტის სიღრმის დადგენის საშუალებას და მოითხოვს ორმხრივ წვდომას, რაც ზღუდავს მის შესაძლებლობებს.

ხარვეზის გამოვლენა და სისქის ტესტირება პულსის ექო მეთოდით ხორციელდება შემდეგნაირად (ნახ. 3): გენერატორი 1 აგზავნის მოკლე პულსებს ემიტერი 2-ით ნიმუშ 4-ზე, ხოლო ოსილოსკოპის ეკრანზე მოლოდინის სკანირება საშუალებას გაძლევთ ნახოთ გაგზავნილი პულსი 5. პულსის გაგზავნის შემდეგ, ემიტერი გადადის არეკლილი ტალღების მიღებაზე. ასახული საპირისპირო მხარედიზაინი, ეკრანზე შეიმჩნევა ქვედა სიგნალი 6. თუ ტალღების გზაზე დეფექტია, მაშინ მისგან ასახული სიგნალი მიმღებთან უფრო ადრე მოდის, ვიდრე ქვედა სიგნალი. შემდეგ კიდევ ერთი სიგნალი 8 ჩანს ოსილოსკოპის ეკრანზე, რაც მიუთითებს დიზაინის დეფექტზე. დეფექტის სიღრმე ფასდება სიგნალებს შორის მანძილით და ულტრაბგერითი გავრცელების სიჩქარით.

ბრინჯი. 3.

ა - ექო მეთოდი ხარვეზის გარეშე; 6 - იგივე, დეფექტით; ბზარის სიღრმის განსაზღვრისას; g - სისქის განსაზღვრა; 1 -- გენერატორი; 2 - ემიტერი; 3 -- ასახული სიგნალები; 4 - ნიმუში; 5 - გაგზავნილი იმპულსი 6 - ქვედა იმპულსი; 7 დეფექტი; 8 -- საშუალო იმპულსი; 9 - ბზარი 10 - ნახევრად ტალღები

ბეტონში ბზარის სიღრმის დადგენისას ემიტერი და მიმღები განლაგებულია ბზარის მიმართ სიმეტრიულად A და B წერტილებში (ნახ. 3, გ). რხევები A წერტილიდან B წერტილამდე მოდის უმოკლეს გზაზე ACB = V 4No + a2;

სადაც V არის სიჩქარე; 1H - დრო განისაზღვრება ექსპერიმენტულად.

ბეტონის ხარვეზის გამოვლენისას გამოიყენება ულტრაბგერითი პულსის მეთოდით, ჟღერადობის და გრძივი პროფილირებით. ორივე მეთოდი შესაძლებელს ხდის დეფექტის გამოვლენას ულტრაბგერის გრძივი ტალღების სიჩქარის შეცვლით დეფექტურ ზონაში გავლისას.

ხმოვანი ხმის მეთოდის გამოყენება შესაძლებელია აგრეთვე ბეტონში არმატურის არსებობისას, თუ შესაძლებელია ავარიდოთ ჟღერადობის მარშრუტის პირდაპირი გადაკვეთა თავად ღეროსთან. სტრუქტურის მონაკვეთები თანმიმდევრულად ჟღერდება და წერტილები აღინიშნება კოორდინატთა ბადეზე, შემდეგ კი თანაბარი სიჩქარის ხაზები - იზოსპიდები, ან თანაბარი დროის ხაზები - იზოქორები, რომელთა შემოწმებით შესაძლებელია სტრუქტურის მონაკვეთის იდენტიფიცირება, რომელზეც არის დეფექტური ბეტონი (დაბალი სიჩქარის ზონა).

გრძივი პროფილირების მეთოდი იძლევა ხარვეზის გამოვლენის საშუალებას, როდესაც ემიტერი და მიმღები განლაგებულია იმავე ზედაპირზე (გზისა და აეროდრომის საფარის ხარვეზის გამოვლენა, საძირკვლის ფილები, მონოლითური იატაკის ფილები და ა.შ.). ამ მეთოდს ასევე შეუძლია განსაზღვროს ბეტონის კოროზიის დაზიანების სიღრმე (ზედაპირიდან).

ცალმხრივი წვდომის მქონე სტრუქტურის სისქე შეიძლება განისაზღვროს რეზონანსული მეთოდით კომერციულად ხელმისაწვდომი ულტრაბგერითი სისქის საზომების გამოყენებით. გრძივი ულტრაბგერითი ვიბრაციები განუწყვეტლივ გამოიყოფა სტრუქტურაში ერთი მხრიდან (ნახ. 2.4, დ). საპირისპირო სახიდან არეკლილი ტალღა 10 მიდის საპირისპირო მიმართულება. როდესაც H სისქე და ნახევარტალღის სიგრძე ტოლია (ან როცა ეს მნიშვნელობები მრავლდება), პირდაპირი და ასახული ტალღები ემთხვევა ერთმანეთს, რაც იწვევს რეზონანსს. სისქე განისაზღვრება ფორმულით

სადაც V არის ტალღის გავრცელების სიჩქარე; / -- რეზონანსული სიხშირე.

ბეტონის სიმტკიცე შეიძლება განისაზღვროს IAZ ამპლიტუდის შესუსტების მრიცხველის გამოყენებით (ნახ. 2.5, ა), რომელიც მუშაობს რეზონანსული მეთოდით. სტრუქტურის ვიბრაციები აღფრთოვანებულია მძლავრი დინამიკით, რომელიც მდებარეობს სტრუქტურიდან 10-15 მმ მანძილზე. მიმღები სტრუქტურის ვიბრაციას გარდაქმნის ელექტრულ ვიბრაციებად, რომლებიც ნაჩვენებია ოსილოსკოპის ეკრანზე. სიხშირე იძულებითი რხევებიშეუფერხებლად იცვლება, სანამ არ დაემთხვევა ბუნებრივი რხევების სიხშირეს და არ მიაღწევს რეზონანსს. რეზონანსული სიხშირე აღირიცხება გენერატორის სკალაზე. შესამოწმებელი სტრუქტურის ბეტონისთვის თავდაპირველად აგებულია კალიბრაციის მრუდი, საიდანაც განისაზღვრება ბეტონის სიმტკიცე.

ნახ.4.

ა -- ზოგადი ფორმაამპლიტუდის შესუსტების მრიცხველი; ბ - სხივის ბუნებრივი გრძივი ვიბრაციების სიხშირის განსაზღვრის დიაგრამა; გ -- სხივის ბუნებრივი მოხრის ვიბრაციების სიხშირის განსაზღვრის დიაგრამა; d - წრე ზემოქმედების ტესტირებისთვის; 1 - ნიმუში; 2, 3 -- ემიტერი (გამგზნები) და ვიბრაციების მიმღები; 4 -- გენერატორი; 5 --გამაძლიერებელი; 6 -- ბლოკი ბუნებრივი რხევების სიხშირის ჩასაწერად; 7 -- სასტარტო სისტემა დამთვლელი პულსის გენერატორით და მიკროწამიანი საათით; 8 -- დარტყმის ტალღა

მოღუნვის, გრძივი და ბრუნვის სიხშირის განსაზღვრისას, ნიმუში 1, ამგზნები 2 და ვიბრაციის მიმღები 3 დამონტაჟებულია ნახაზი 4, b, f დიაგრამების შესაბამისად, ამ შემთხვევაში, ნიმუში უნდა დამონტაჟდეს საყრდენებზე სადგამი, რომლის ბუნებრივი სიხშირე 12 - -15-ჯერ აღემატება შესამოწმებელი ელემენტის ბუნებრივ სიხშირეს.

ბეტონის სიმტკიცე შეიძლება განისაზღვროს ზემოქმედების მეთოდით (ნახ. 4, დ). მეთოდი გამოიყენება მაშინ, როდესაც სტრუქტურის სიგრძე საკმარისად გრძელია, ვინაიდან რხევის დაბალი სიხშირე არ იძლევა გაზომვის უფრო დიდი სიზუსტის საშუალებას. ორი ვიბრაციის მიმღები საკმარისი შორი მანძილიმათ შორის (ბაზა). მიმღები გამაძლიერებლების მეშვეობით უკავშირდება სასტარტო სისტემას, მრიცხველს და მიკროსტოპს. სტრუქტურის ბოლოში დარტყმის შემდეგ, დარტყმის ტალღა აღწევს პირველ მიმღებ 2-მდე, რომელიც ჩართავს დროის მრიცხველ 7-ს გამაძლიერებლის 5-ის მეშვეობით. როდესაც ტალღა მიაღწევს მეორე მიმღებს 3, დროის დათვლა ჩერდება. სიჩქარე V გამოითვლება ფორმულით

V = -- სადაც a არის საფუძველი; მე - დრობაზის გავლა.