الملخص: الطرق الفيزيائية والكيميائية لدراسة مواد البناء. الطرق الفيزيائية والكيميائية لتقييم التركيب والهيكل

مقدمة

القسم رقم 1. مواد البناء وسلوكها في ظل ظروف الحريق.

الموضوع 1. الخصائص الأساسية لمواد البناء وطرق البحث وتقييم السلوك مواد بناءتحت ظروف الحريق.

الموضوع 2 المواد الحجريةوسلوكهم في النار.

الموضوع الثالث: المعادن وسلوكها في النار وطرق زيادة المقاومة لتأثيراتها.

الموضوع الرابع: الأخشاب ، مخاطر حريقها ، طرق الوقاية من الحرائق وتقييم فعاليتها.

الموضوع 5. اللدائن ، مخاطر حريقها ، طرق بحثها وتقييمها.

الموضوع 6. تقنين استخدام المواد المقاومة للحريق في البناء.

القسم 2. " تشييد المبانيوالمباني والمنشآت وسلوكها في الحريق.

الموضوع السابع: معلومات أولية حول تخطيط المساحات وحلول التصميم للمباني والهياكل.

الموضوع 8. معلومات أولية حول مخاطر الحريق للمباني وهياكل المباني.

الموضوع 9. اساس نظرىتطوير طرق لحساب مقاومة الحريق لهياكل المباني.

الموضوع 10. مقاومة الهياكل المعدنية للحريق.

الموضوع 11. مقاومة الهياكل الخشبية للحريق.

الموضوع 12. مقاومة الحريق في الهياكل الخرسانية المسلحة.

الموضوع 13. سلوك المباني والهياكل في الحريق.

الموضوع 14. آفاق تحسين نهج تحديد وتوحيد متطلبات مقاومة الحريق لهياكل المباني.

مقدمة

هيكل الانضباط وأهميته في عملية التدريب المهني لخريج المعهد. الاتجاهات الحديثةفي التصميم والتشييد والمباني والهياكل.

الأهمية الاقتصادية الوطنية لأنشطة رجال الإطفاء في مراقبة استخدام مواد البناء المقاومة للحريق واستخدام هياكل المباني المقاومة للحريق في التصميم والتشييد وإعادة بناء المباني والهياكل.

القسم 1. مواد البناء وسلوكها في الحريق.

الموضوع 1. الخصائص الأساسية لمواد البناء وطرق البحث وتقييم سلوك مواد البناء في الحريق.

أنواع وخصائص وخصائص إنتاج واستخدام مواد البناء الأساسية وتصنيفها. العوامل المؤثرة في سلوك مواد البناء في الحريق. تصنيف الخصائص الأساسية لمواد البناء.

الخصائص الفيزيائية والمؤشرات التي تميزها: المسامية ، الرطوبة ، امتصاص الماء ، نفاذية الماء والغاز والبخار لمواد البناء.

الأشكال الرئيسية لتواصل الرطوبة مع المادة.

الخصائص الفيزيائية الحرارية والمؤشرات التي تميزها.

أهم العمليات السلبية التي تحدد سلوك مواد البناء غير العضوية في الحريق. طرق التقييم التجريبي للتغيرات في الخصائص الميكانيكية لمواد البناء فيما يتعلق بظروف الحريق.

العمليات التي تحدث في المواد العضوية تحت ظروف الحريق. الخصائص الفنية لمواد البناء وطرق بحثها وتقييمها.

ممارسة 1.تحديد الخصائص الأساسية لبعض مواد البناء والتنبؤ بسلوك هذه المواد في الحريق.

طرق تحليل المواد

تحليل حيود الأشعة السينية

تحليل حيود الأشعة السينية هو طريقة لدراسة بنية الأجسام باستخدام ظاهرة حيود الأشعة السينية ، وهي طريقة لدراسة بنية المادة عن طريق التوزيع في الفضاء وكثافة إشعاع الأشعة السينية المنتشر على الجسم الذي تم تحليله. يعتمد نمط الحيود على الطول الموجي للأشعة السينية المستخدمة وبنية الجسم. لدراسة التركيب الذري ، يتم استخدام إشعاع بطول موجة يساوي حجم الذرة.

المعادن والسبائك والمعادن والمركبات غير العضوية والعضوية والبوليمرات والمواد غير المتبلورة والسوائل والغازات وجزيئات البروتين ، احماض نوويةإلخ. يعد تحليل حيود الأشعة السينية الطريقة الرئيسية لتحديد بنية البلورات.

عند فحص البلورات يعطي معظم المعلومات. هذا يرجع إلى حقيقة أن البلورات لها دورية صارمة في بنيتها وتمثل محزوز حيود للأشعة السينية التي أنشأتها الطبيعة نفسها. ومع ذلك ، فإنه يوفر أيضًا معلومات قيمة في دراسة الأجسام ذات البنية الأقل ترتيبًا ، مثل السوائل والأجسام غير المتبلورة والبلورات السائلة والبوليمرات وغيرها. استنادا إلى العديد من فك بالفعل الهياكل الذريةيمكن أيضًا حل المشكلة العكسية: وفقًا لنمط حيود الأشعة السينية لمادة متعددة الكريستالات ، على سبيل المثال ، سبائك الصلب ، سبائك ، خام ، تربة القمر، يمكن تحديد التركيب البلوري لهذه المادة ، أي يتم إجراء تحليل المرحلة.

يسمح لك تحليل حيود الأشعة السينية بإنشاء الهيكل بشكل موضوعي المواد البلورية، بما في ذلك تلك المعقدة مثل الفيتامينات والمضادات الحيوية ومركبات التنسيق ، إلخ. غالبًا ما تجعل الدراسة الهيكلية الكاملة للبلور من الممكن حل المشكلات الكيميائية البحتة ، على سبيل المثال ، إنشاء أو تنقية الصيغة الكيميائية ، ونوع الرابطة ، والوزن الجزيئي بكثافة أو كثافة معروفة عند وزن جزيئي معروف ، وتماثل وتكوين الجزيئات والأيونات الجزيئية.

يستخدم تحليل حيود الأشعة السينية بنجاح لدراسة الحالة البلورية للبوليمرات. يتم توفير معلومات قيمة من خلال تحليل حيود الأشعة السينية في دراسة غير متبلور و الأجسام السائلة. تحتوي أنماط حيود الأشعة السينية لهذه الأجسام على عدة حلقات حيود غير واضحة ، تتناقص شدتها بسرعة مع زيادة التكبير. بناءً على عرض هذه الحلقات وشكلها وشدتها ، يمكن استخلاص استنتاجات حول ميزات الترتيب قصير المدى في بنية سائلة أو غير متبلورة معينة.

مقاييس حيود الأشعة السينية "DRON"

تحليل مضان الأشعة السينية (XRF)

إحدى الطرق الطيفية الحديثة لدراسة مادة ما من أجل الحصول على تركيبتها الأولية ، أي تحليلها العنصري. تعتمد طريقة XRF على الجمع والتحليل اللاحق للطيف الذي تم الحصول عليه عن طريق تعريض المادة قيد الدراسة للأشعة السينية. عند تعريض الذرة للإشعاع ، تنتقل إلى حالة الإثارة ، مصحوبة بانتقال الإلكترونات إلى مستويات كمومية أعلى. تبقى الذرة في حالة الإثارة لفترة قصيرة للغاية ، في حدود ميكروثانية واحدة ، وبعد ذلك تعود إلى الوضع الهادئ (الحالة الأرضية). في هذه الحالة ، تملأ الإلكترونات من الأصداف الخارجية التكوين الشواغر، وتنبعث الطاقة الزائدة على شكل فوتون ، أو تنتقل الطاقة إلى إلكترون آخر من الغلاف الخارجي (إلكترون أوجيه). في هذه الحالة ، تصدر كل ذرة ضوئيًا إلكترونًا بطاقة ذات قيمة محددة بدقة ، على سبيل المثال ، الحديد ، عند تشعيعها بالأشعة السينية ، تنبعث فوتونات K = 6.4 كيلو فولت. علاوة على ذلك ، على التوالي ، وفقًا للطاقة وعدد الكميات ، يتم الحكم على بنية المادة.

في مقياس الطيف الفلوري للأشعة السينية ، من الممكن إجراء مقارنة مفصلة للعينات ليس فقط من حيث أطياف العناصر المميزة ، ولكن أيضًا من حيث شدة إشعاع الخلفية (bremsstrahlung) وشكل نطاقات نثر كومبتون . هذا له أهمية خاصة عندما يكون التركيب الكيميائي لعينتين هو نفسه وفقًا لنتائج التحليل الكمي ، لكن العينات تختلف في الخصائص الأخرى ، مثل حجم الحبوب ، وحجم البلورات ، وخشونة السطح ، والمسامية ، والرطوبة ، ووجود ماء من التبلور ، وجودة التلميع ، وسمك الترسيب ، وما إلى ذلك. ويتم التحديد على أساس مقارنة مفصلة للأطياف. ليست هناك حاجة لمعرفة التركيب الكيميائي للعينة. أي فرق بين الأطياف المقارنة يشير بشكل قاطع إلى الفرق بين عينة الاختبار والمعيار.

يتم إجراء هذا النوع من التحليل عندما يكون من الضروري تحديد التكوين والبعض الخصائص الفيزيائيةعينتان ، أحدهما هو المرجع. هذا النوع من التحليل مهم عند البحث عن أي اختلافات في تكوين عينتين. النطاق: تحديد المعادن الثقيلة في التربة ، والأمطار ، والمياه ، والهباء الجوي ، والتحليل النوعي والكمي للتربة ، والمعادن ، والصخور ، ومراقبة جودة المواد الخام ، وعملية الإنتاج و المنتجات النهائية، تحليل دهانات الرصاص ، قياس التركيزات معادن نفيسة، تحديد تلوث الزيت والوقود ، تحديد المعادن السامة في مكونات الغذاء ، تحليل العناصر النزرة في التربة والمنتجات الزراعية ، تحليل العناصر ، تأريخ الاكتشافات الأثرية ، دراسة اللوحات والمنحوتات ، للتحليل والفحص.

عادة لا يكون تحضير العينة لجميع أنواع تحليل التألق بالأشعة السينية أمرًا صعبًا. لإجراء تحليل كمي موثوق به للغاية ، يجب أن تكون العينة متجانسة وتمثيلية ، ولها كتلة وحجم لا يقل عن ذلك الذي يتطلبه إجراء التحليل. يتم صقل المعادن ، ويتم سحق المساحيق إلى جزيئات بحجم معين وضغطها في أقراص. الصخوريتم دمجها في حالة زجاجية (وهذا يزيل بشكل موثوق الأخطاء المرتبطة بعدم تجانس العينة). يتم وضع السوائل والمواد الصلبة ببساطة في أكواب خاصة.

التحليل الطيفي

التحليل الطيفي- طريقة فيزيائية للتحديد النوعي والكمي للتركيب الذري والجزيئي للمادة ، بناءً على دراسة أطيافها. الأساس المادي S. و. - التحليل الطيفي للذرات والجزيئات ، ويصنف حسب الغرض من التحليل وأنواع الأطياف (انظر الأطياف البصرية). أتوميك س. يحدد (ACA) التركيب الأولي للعينة عن طريق أطياف الانبعاث والامتصاص الذري (الأيوني) ، الجزيئي S. أ. (ISA) - التركيب الجزيئي للمواد وفقًا للأطياف الجزيئية للامتصاص والتألق وتشتت رامان للضوء. الانبعاث S. أ.تنتج وفقا لأطياف انبعاث الذرات والأيونات والجزيئات ، متحمس مصادر متعددة الاشعاع الكهرومغناطيسيفي النطاق من؟ - الإشعاع إلى الميكروويف. الامتصاص S. أ. تتم وفقًا لأطياف امتصاص الإشعاع الكهرومغناطيسي بواسطة الأجسام التي تم تحليلها (الذرات ، الجزيئات ، أيونات مادة موجودة في مختلف دول التجميع). التحليل الطيفي الذري (ASA) انبعاث ASAيتكون من العمليات الرئيسية التالية:

1. اختيار عينة تمثيلية تعكس متوسط ​​تكوين المادة التي تم تحليلها أو التوزيع المحلي للعناصر التي سيتم تحديدها في المادة ؛
2. إدخال عينة إلى مصدر إشعاع ، حيث يحدث تبخر للعينات الصلبة والسائلة ، وتفكك المركبات وإثارة الذرات والأيونات ؛
3. تحويل وهجها إلى طيف وتسجيله (أو الملاحظة البصرية) باستخدام جهاز طيفي ؛
4. تفسير الأطياف التي تم الحصول عليها باستخدام جداول وأطالس الخطوط الطيفية للعناصر.

هذه المرحلة تنتهي نوعيك. الأكثر فاعلية هو استخدام الخطوط الحساسة (ما يسمى "الأخيرة") التي تظل في الطيف عند الحد الأدنى من تركيز العنصر الذي يتم تحديده. يتم عرض الطيف على المجاهر والمقارنات وأجهزة الطيف. لإجراء تحليل نوعي ، يكفي إثبات وجود أو عدم وجود خطوط تحليلية للعناصر التي يتم تحديدها. من خلال سطوع الخطوط أثناء المشاهدة المرئية ، يمكن للمرء أن يعطي تقديرًا تقريبيًا لمحتوى بعض العناصر في العينة.

ACA الكمييتم إجراؤها من خلال مقارنة شدة خطين طيفيين في طيف العينة ، ينتمي أحدهما إلى العنصر الذي يتم تحديده ، والآخر (خط المقارنة) - بالعنصر الرئيسي للعينة ، والذي يُعرف تركيزه ، أو للعنصر الذي تم إدخاله خصيصًا بتركيز معروف ("معيار داخلي").

الامتصاص الذري S. a.(AAA) والذري الفلوريسنت S. أ. (AFA). في هذه الطرق ، يتم تحويل العينة إلى بخار في رذاذ (لهب ، أنبوب الجرافيت ، بلازما ترددات الراديو أو تفريغ الميكروويف). في AAA ، يتم تخفيف الضوء من مصدر الإشعاع المنفصل ، الذي يمر عبر هذا البخار ، ويتم استخدام درجة التوهين في شدة خطوط العنصر الذي يتم تحديده للحكم على تركيزه في العينة. يتم إجراء AAA على مقاييس طيفية خاصة. طريقة إجراء AAA مقارنة بالطرق الأخرى أبسط بكثير ، فهي تتميز بها دقة عاليةتحديد ليس فقط التركيزات الصغيرة ، ولكن أيضًا عالية من العناصر في العينات. نجح AAA في استبدال طرق التحليل الكيميائية كثيفة العمالة والتي تستغرق وقتًا طويلاً ، وليس أقل شأناً منها من حيث الدقة.

في AFA ، يتم تشعيع الأبخرة الذرية للعينة بضوء مصدر إشعاع رنيني ويتم تسجيل وميض العنصر الذي يتم تحديده. بالنسبة لبعض العناصر (Zn ، Cd ، Hg ، إلخ) ، فإن الحدود النسبية لاكتشافها بهذه الطريقة صغيرة جدًا (10-5-10-6٪).

يسمح ASA بقياسات التركيب النظيري. تحتوي بعض العناصر على خطوط طيفية ذات بنية جيدة الدقة (على سبيل المثال ، H ، He ، U). يمكن قياس التركيب النظائري لهذه العناصر على أدوات طيفية تقليدية باستخدام مصادر الضوء التي تنتج خطوط طيفية رفيعة (كاثود مجوف ، ومصابيح RF عديمة الأقطاب ومصابيح ميكروويف). للتحليل الطيفي النظيري لمعظم العناصر ، يلزم استخدام أدوات عالية الدقة (على سبيل المثال ، جهاز Fabry-Perot etalon). يمكن أيضًا إجراء التحليل الطيفي النظيري باستخدام أطياف الاهتزاز الإلكتروني للجزيئات ، عن طريق قياس التحولات النظيرية للنطاقات ، والتي تصل في بعض الحالات إلى قيمة كبيرة.

تلعب ASA دورًا مهمًا في التكنولوجيا النووية ، وإنتاج المواد النقية مواد أشباه الموصلاتيتم إجراء أكثر من 3/4 من جميع التحليلات في علم المعادن بطرق ASA. بمساعدة مقاييس الكم ، يتم التحكم التشغيلي (في غضون 2-3 دقائق) أثناء الانصهار في صناعات المواقد المفتوحة والمحول. في الجيولوجيا والاستكشاف الجيولوجي ، يتم إجراء حوالي 8 ملايين تحليل سنويًا لتقييم الرواسب. يستخدم ASA للحماية بيئةوتحليل التربة والطب الشرعي وجيولوجيا قاع البحار والبحوث التركيبية الطبقات العلياالغلاف الجوي ، عند فصل النظائر وتحديد عمر وتكوين الأجسام الجيولوجية والأثرية ، إلخ.

مطياف الأشعة تحت الحمراء

تتضمن طريقة الأشعة تحت الحمراء اكتساب ودراسة وتطبيق أطياف الانبعاث والامتصاص والانعكاس في منطقة الأشعة تحت الحمراء من الطيف (0.76-1000 ميكرون). يتعامل ICS بشكل أساسي مع دراسة الأطياف الجزيئية ، منذ ذلك الحين في منطقة الأشعة تحت الحمراء ، توجد معظم أطياف الجزيئات الاهتزازية والدورانية. الأكثر استخدامًا هو دراسة أطياف امتصاص الأشعة تحت الحمراء الناشئة عن مرور الأشعة تحت الحمراء عبر مادة ما. في هذه الحالة ، يتم امتصاص الطاقة بشكل انتقائي عند تلك الترددات التي تتزامن مع الترددات الدورانية للجزيء ككل ، وفي حالة المركب البلوري ، مع الترددات الاهتزازية للشبكة البلورية.

من المحتمل أن يكون طيف امتصاص الأشعة تحت الحمراء خاصية فيزيائية فريدة من نوعها. لا يوجد مركبان ، باستثناء الأيزومرات الضوئية ، لهما هياكل مختلفة ولكن أطياف الأشعة تحت الحمراء المتطابقة. في بعض الحالات ، مثل البوليمرات ذات الأوزان الجزيئية المتشابهة ، قد لا تكون الاختلافات ملحوظة ، لكنها موجودة دائمًا. في معظم الحالات ، يكون طيف الأشعة تحت الحمراء هو "بصمة" الجزيء ، والتي يمكن تمييزها بسهولة عن أطياف الجزيئات الأخرى.

بالإضافة إلى حقيقة أن الامتصاص هو سمة لمجموعات فردية من الذرات ، فإن شدته تتناسب طرديًا مع تركيزها. الذي - التي. يعطي قياس شدة الامتصاص ، بعد حسابات بسيطة ، مقدار مكون معين في العينة.

يجد التحليل الطيفي للأشعة تحت الحمراء تطبيقًا في دراسة بنية مواد أشباه الموصلات والبوليمرات والأشياء البيولوجية والخلايا الحية مباشرة. في صناعة الألبان ، يُستخدم التحليل الطيفي بالأشعة تحت الحمراء لتحديد نسبة كتلة الدهون ، والبروتين ، واللاكتوز ، والمواد الصلبة ، ونقطة التجمد ، إلخ.

غالبًا ما تتم إزالة المادة السائلة كغشاء رقيق بين أغطية ملح كلوريد الصوديوم أو KBr. غالبًا ما يتم إزالة المادة الصلبة على شكل عجينة في البارافين السائل. تتم إزالة المحاليل في فتحات قابلة للطي.

النطاق الطيفي من 185 إلى 900 نانومتر ، الشعاع المزدوج ، التسجيل ، دقة الطول الموجي 0.03 نانومتر عند 54000 سم -1 ، 0.25 عند 11000 سم -1 ، إمكانية استنساخ الطول الموجي 0.02 نانومتر و 0.1 نانومتر ، على التوالي	الجهاز مصمم لأخذ الأشعة تحت الحمراء - أطياف العينات الصلبة والسائلة. النطاق الطيفي - 4000… 200 سم -1 ؛ دقة قياس الضوء ± 0.2٪.

تحليل الامتصاص للمنطقة المرئية والقريبة من الأشعة فوق البنفسجية

فيما يتعلق بطريقة الامتصاص للتحليل أو خاصية الحلول لامتصاص الضوء المرئي والإشعاع الكهرومغناطيسي في النطاق القريب من الأشعة فوق البنفسجية ، فإن مبدأ تشغيل أدوات القياس الضوئي الأكثر شيوعًا البحوث المخبرية- مقاييس الطيف الضوئي وأجهزة القياس الضوئية (الضوء المرئي).

تمتص كل مادة هذا الإشعاع فقط ، وتكون طاقته قادرة على إحداث تغييرات معينة في جزيء هذه المادة. بمعنى آخر ، تمتص المادة إشعاعًا بطول موجي معين فقط ، بينما يمر الضوء ذو الطول الموجي المختلف عبر المحلول. لذلك ، في المنطقة المرئية من الضوء ، يتم تحديد لون المحلول الذي تدركه العين البشرية من خلال الطول الموجي للإشعاع الذي لا يمتص بواسطة هذا المحلول. أي أن اللون الذي يلاحظه الباحث مكمل للون الأشعة الممتصة.

تعتمد طريقة الامتصاص في التحليل على قانون بوجير لامبرت بير المعمم ، والذي يُسمى غالبًا قانون بير. يقوم على قانونين:

1. كمية الطاقة النسبية تدفق مضيئةيمتص بواسطة الوسيط لا يعتمد على شدة الإشعاع. تمتص كل طبقة ماصة لها نفس السماكة نسبة متساوية من تدفق الضوء أحادي اللون الذي يمر عبر هذه الطبقات.
2. يتناسب امتصاص التدفق أحادي اللون للطاقة الضوئية طرديًا مع عدد جزيئات المادة الماصة.

التحليل الحراري

طريقة البحث fiz.-chem. والكيمياء. عمليات تعتمد على تسجيل التأثيرات الحرارية المصاحبة لتحول المواد في ظل ظروف برمجة درجة الحرارة. منذ التغيير في المحتوى الحراري؟ H يحدث نتيجة لمعظم المادية. العمليات والكيمياء. التفاعلات ، من الناحية النظرية ، فإن الطريقة قابلة للتطبيق على عدد كبير جدًا من الأنظمة.

في T. a. يمكنك إصلاح ما يسمى ب. منحنيات التسخين (أو التبريد) لعينة الاختبار ، أي تغير درجة الحرارة بمرور الوقت. في حالة k.-l. تحول الطور في مادة (أو خليط من المواد) ، تظهر منصة أو فواصل على المنحنى. تتميز طريقة التحليل الحراري التفاضلي (DTA) بحساسية أعلى ، حيث يكون التغيير في فرق درجة الحرارة DT بين عينة الاختبار و العينة المرجعية (غالبًا Al2O3) ، والتي لا تخضع لتحولات في نطاق درجة الحرارة.

في T. a. يمكنك إصلاح ما يسمى ب. منحنيات التسخين (أو التبريد) لعينة الاختبار ، أي تغير درجة الحرارة بمرور الوقت. في حالة k.-l. تحول الطور في مادة (أو خليط من المواد) ، تظهر منصة أو مكامن الخلل على المنحنى.

التحليل الحراري التفاضلي(DTA) أكثر حساسية. يسجل في الوقت المناسب التغير في فرق درجة الحرارة DT بين عينة الاختبار والعينة المرجعية (غالبًا Al2O3) ، والتي لا تخضع لأي تحولات في نطاق درجة الحرارة هذا. تتوافق الحدود الدنيا على منحنى DTA (انظر ، على سبيل المثال ، الشكل) مع العمليات الماصة للحرارة ، بينما تتوافق الحدود القصوى مع العمليات الطاردة للحرارة. الآثار المسجلة في DTA ، م ب. بسبب الذوبان ، والتغيير في التركيب البلوري ، وتدمير الشبكة البلورية ، والتبخر ، والغليان ، والتسامي ، وكذلك المواد الكيميائية. العمليات (التفكك ، التحلل ، الجفاف ، الأكسدة والاختزال ، إلخ). تصاحب معظم التحولات تأثيرات ماصة للحرارة ؛ فقط بعض عمليات الأكسدة والتحول الهيكلي هي طاردة للحرارة.

في T. a. يمكنك إصلاح ما يسمى ب. منحنيات التسخين (أو التبريد) لعينة الاختبار ، أي تغير درجة الحرارة بمرور الوقت. في حالة k.-l. تحول الطور في مادة (أو خليط من المواد) ، تظهر منصة أو مكامن الخلل على المنحنى.

حصيرة. العلاقة بين منطقة الذروة على منحنى DTA ومعلمات الجهاز والعينة تجعل من الممكن تحديد حرارة التحول ، وطاقة التنشيط لانتقال الطور ، وبعض الثوابت الحركية ، وتنفيذ شبه - التحليل الكمي للخلائط (إذا كان DH للتفاعلات المقابلة معروفًا). بمساعدة DTA ، تمت دراسة تحلل الكربوكسيل المعدني ، المركبات العضوية المعدنية المختلفة ، الموصلات الفائقة للأكسيد ذات درجة الحرارة العالية. تم استخدام هذه الطريقة لتحديد نطاق درجة حرارة تحويل ثاني أكسيد الكربون إلى ثاني أكسيد الكربون (أثناء الاحتراق اللاحق لغازات عادم السيارات ، والانبعاثات من أنابيب CHP ، وما إلى ذلك). يتم استخدام DTA لإنشاء مخططات الطور لحالة الأنظمة باستخدام عدد مختلفالمكونات (التحليل الفيزيائي والكيميائي) للصفات. تقييمات العينة ، على سبيل المثال عند مقارنة دفعات مختلفة من المواد الخام.

اشتقاق - طريقة معقدةبحث كيميائي. و fiz.-chem. العمليات التي تحدث في مادة في ظل ظروف تغير مبرمج في درجة الحرارة.

بناءً على مزيج من التحليل الحراري التفاضلي (DTA) مع واحد أو أكثر من التحليل الفيزيائي. أو fiz.-chem. طرق مثل قياس الوزن الحراري والتحليل الحراري الميكانيكي (قياس التمدد) وقياس الطيف الكتلي والتحليل الحراري للانبثاق. في جميع الحالات ، إلى جانب التحولات في المادة التي تحدث بتأثير حراري ، يتم تسجيل تغيير في كتلة العينة (سائلة أو صلبة). هذا يجعل من الممكن على الفور تحديد طبيعة العمليات في مادة ما بشكل لا لبس فيه ، وهو ما لا يمكن القيام به باستخدام بيانات DTA أو الطرق الحرارية الأخرى وحدها. على وجه الخصوص ، يعمل التأثير الحراري ، غير المصحوب بتغير في كتلة العينة ، كمؤشر على تحول الطور. يُطلق على الجهاز الذي يسجل التغيرات الحرارية والجاذبية الحرارية في وقت واحد اسم جهاز قياس الحرارة. في رسم مشتق يعتمد على مزيج من DTA مع قياس الوزن الحراري ، يتم وضع الحامل مع مادة الاختبار على ازدواج حراري معلق بحرية على عارضة التوازن. يتيح لك هذا التصميم تسجيل 4 تبعيات في وقت واحد (انظر ، على سبيل المثال ، الشكل): فرق درجة الحرارة بين عينة الاختبار والمعيار الذي لا يخضع للتحولات في الوقت t (منحنى DTA) ، والتغير في الكتلة Dm على درجة الحرارة (منحنى قياس الوزن الحراري) ، معدل تغير الكتل ، أي مشتق من dm / dt ودرجة الحرارة (منحنى قياس الوزن الحراري التفاضلي) ودرجة الحرارة مقابل الوقت. في هذه الحالة ، من الممكن تحديد تسلسل تحولات المادة وتحديد عدد وتكوين المنتجات الوسيطة.

طرق التحليل الكيميائي

تحليل الوزن النوعيبناءً على تحديد كتلة المادة.
في سياق التحليل الوزني ، إما أن يتم تقطير المادة التحليلية على شكل مركب متطاير (طريقة التقطير) ، أو ترسب من محلول على شكل مركب ضعيف الذوبان (طريقة الترسيب). تحدد طريقة التقطير ، على سبيل المثال ، محتوى ماء التبلور في هيدرات بلورية.
التحليل الوزني هو أحد أكثرها طرق عالمية. يتم استخدامه لتحديد أي عنصر تقريبًا. تستخدم معظم تقنيات الجاذبية تعريف مباشرعندما يتم عزل أحد مكونات الفائدة من الخليط الذي تم تحليله ووزنه كمركب فردي. غالبًا ما يتم تحليل بعض عناصر النظام الدوري (على سبيل المثال ، مركبات الفلزات القلوية وبعض العناصر الأخرى) بطرق غير مباشرة.في هذه الحالة ، يتم أولاً عزل مكونين محددين ، وتحويلهما إلى شكل قياس الجاذبية ، ويتم وزنهما. ثم يتم نقل أحد المركبين أو كليهما إلى شكل قياس وزني آخر ووزنه مرة أخرى. يتم تحديد محتوى كل مكون من خلال حسابات بسيطة.

الميزة الأكثر أهمية لطريقة قياس الجاذبية هي الدقة العالية للتحليل. الخطأ المعتاد في تحديد الجاذبية هو 0.1-0.2٪. عند تحليل عينة من التركيب المعقد ، يزداد الخطأ إلى عدة نسب مئوية بسبب النقص في طرق فصل وعزل المكون الذي تم تحليله. من بين مزايا طريقة قياس الوزن أيضًا عدم وجود أي توحيد أو معايرة وفقًا للعينات القياسية ، والتي تعد ضرورية في أي طريقة تحليلية أخرى تقريبًا. لحساب نتائج تحليل الجاذبية ، مطلوب فقط معرفة الكتل المولية ونسب القياس المتكافئ.

طريقة القياس بالمعايرة أو الحجمية للتحليل هي إحدى طرق التحليل الكمي. المعايرة هي الإضافة التدريجية لمحلول معاير من كاشف (معاير) إلى المحلول الذي تم تحليله لتحديد نقطة التكافؤ. تعتمد طريقة التحليل بالمعايرة على قياس حجم كاشف بتركيز معروف تمامًا ، يتم إنفاقه على تفاعل التفاعل مع التحليل. تعتمد هذه الطريقة على القياس الدقيق لأحجام محاليل مادتين تتفاعلان مع بعضهما البعض. يعتبر التحديد الكمي باستخدام طريقة التحليل بالمعايرة سريعًا جدًا ، مما يسمح لك بتنفيذ العديد من التحديدات المتوازية والحصول على متوسط ​​حسابي أكثر دقة. تستند جميع حسابات طريقة التحليل بالمعايرة على قانون المكافئات. الطبيعة تفاعل كيميائي، التي تشكل أساس تحديد المادة ، يتم تقسيم طرق التحليل بالمعايرة إلى المجموعات التالية: طريقة المعادلة أو معايرة القاعدة الحمضية ؛ طريقة الأكسدة والاختزال طريقة الترسيب وطريقة التعقيد.

تعتمد الطرق الصوتية على تسجيل معلمات الاهتزازات المرنة المثارة في هيكل محكوم. عادة ما يتم إثارة التذبذبات في نطاق الموجات فوق الصوتية (مما يقلل التداخل) باستخدام محول قياس الضغط أو الكهرومغناطيسي ، والتأثير على الهيكل ، وأيضًا عندما يتغير هيكل الهيكل نفسه بسبب تطبيق الحمل.

تستخدم الطرق الصوتية للتحكم في الاستمرارية (الكشف عن الشوائب ، التجاويف ، الشقوق ، إلخ) ، السماكة ، الهيكل ، الخواص الفيزيائية والميكانيكية (القوة ، الكثافة ، معامل المرونة ، معامل القص ، نسبة بواسون) ، دراسة حركية الكسر.

وفقًا لمدى التردد ، تنقسم الطرق الصوتية إلى الموجات فوق الصوتية والصوتية ، وفقًا لطريقة إثارة الاهتزازات المرنة - إلى كهرضغطية ، ميكانيكية ، كهرومغناطيسية صوتية ، إثارة ذاتية أثناء التشوهات. في الاختبار غير المدمر بالطرق الصوتية ، يتم تسجيل التردد والسعة والوقت والمقاومة الميكانيكية (التوهين) والتركيب الطيفي للتذبذبات. تطبيق الموجات الصوتية الطولية والقص والعرضية والسطحية والعادية. يمكن أن يكون وضع انبعاث الاهتزاز مستمرًا أو نبضيًا.

إلى المجموعة الطرق الصوتيةيشمل الظل ، الرنين ، نبضة الصدى ، الانبعاث الصوتي (الانبعاث) ، التناظر السلسلي ، المعاوقة ، الاهتزازات الحرة.

تُستخدم طريقة الظل للكشف عن الخلل وتستند إلى إنشاء ظل صوتي يتكون خلف عيب بسبب انعكاس وتشتت الحزمة الصوتية. تستخدم طريقة الرنين للكشف عن الخلل وقياس السماكة. باستخدام هذه الطريقة ، يتم تحديد الترددات التي تسبب صدى للتذبذبات على طول سمك الهيكل قيد الدراسة.

تُستخدم طريقة النبض (صدى) للكشف عن الخلل وقياس السماكة. ينعكس النبض الصوتي من العيوب أو يتم ضبط السطح. تعتمد طريقة الانبعاث (طريقة الانبعاث الصوتي) على انبعاث موجات الاهتزاز المرنة بواسطة العيوب ، وكذلك على أقسام الهيكل تحت التحميل. وجود العيوب وموقعها ، يتم تحديد مستوى الضغوط. المواد الصوتيةإشعاع كشف الخلل

تعتمد طريقة قياس السرعة على تحديد سرعات الاهتزاز وتأثير العيوب على سرعة انتشار الموجة وطول مسار الموجة في المادة. تعتمد طريقة المعاوقة على تحليل التغيرات في توهين الموجة في منطقة الخلل. تحلل طريقة الاهتزازات الحرة الطيف الترددي للاهتزازات الطبيعية للهيكل بعد ضربه.

عند تطبيق طريقة الموجات فوق الصوتية ، تعمل البواعث والمستقبلات (أو الباحثين) على إثارة الاهتزازات فوق الصوتية وتلقيها. وهي مصنوعة من نفس النوع وتمثل لوحة كهرضغطية 1 موضوعة في المثبط 2 ، والتي تعمل على ترطيب الاهتزازات الحرة وحماية اللوح الكهروضغطي (الشكل 1).

أرز. واحد. تصاميم "الباحثين والمخططات لتثبيتها:

أ - رسم تخطيطي للباحث العادي (باعث أو مستقبل الاهتزازات) ؛ ب - مخطط مكتشف لإدخال الموجات فوق الصوتية بزاوية على السطح ؛ ج - رسم تخطيطي لجهاز البحث عن عنصرين ؛ ز - موقع متحد المحور للبواعث والمستقبلات مع سبر من طرف إلى طرف ؛ د - نفس قطري ؛ ه - سبر السطح ؛ ز - السبر المشترك ؛ 1 - عنصر كهرضغطية ؛ 2 - المثبط 3 - حامي. 4 - شحم على التلامس ؛ 5 - عينة الاختبار ؛ 6 - الجسم 7. استنتاجات؛ 8 - منشور لإدخال الموجات بزاوية ؛ 9 - تقسيم الشاشة 10 - بواعث وأجهزة الاستقبال ؛

تنعكس الموجات فوق الصوتية وتنكسر وتنحرف وفقًا لقوانين البصريات. تُستخدم هذه الخصائص لالتقاط الاهتزازات بعدة طرق. اختبار غير مدمر. في هذه الحالة ، يتم استخدام حزمة موجات ضيقة التوجيه لدراسة المادة في اتجاه معين. قد يختلف موضع مرسل ومستقبل التذبذبات ، اعتمادًا على الغرض من الدراسة ، فيما يتعلق بالهيكل قيد الدراسة (الشكل 1 ، د-ز).

تم تطوير العديد من الأجهزة التي تستخدم فيها طرق الاهتزازات فوق الصوتية المذكورة أعلاه. في ممارسة أبحاث البناء ، يتم استخدام الأجهزة GSP UK14P و Beton-12 و UF-10 P و UZD-MVTU و GSP UK-YUP وما إلى ذلك. يتم تصنيع الأجهزة "الخرسانة" والمملكة المتحدة على الترانزستورات وتتميز بصغر حجمها الوزن والأبعاد. أدوات المملكة المتحدة تحدد سرعة أو وقت انتشار الموجة.

تنقسم الاهتزازات فوق الصوتية في المواد الصلبة إلى طولية وعرضية وسطح (الشكل 2 ، أ).

أرز. 2.

أ - الموجات فوق الصوتية الطولية والعرضية والسطحية ؛ ب ، ج - طريقة الظل (عيب خارج المنطقة وفي منطقة السبر) ؛ 1 - اتجاه الاهتزاز ؛ 2 - موجات 3 - مولد 4 - باعث 5 - المتلقي ؛ 6 - مكبر للصوت 7 - مؤشر 8 عينة اختبار) 9 - عيب

هناك تبعيات بين معلمات التذبذب

وبالتالي ، ترتبط الخواص الفيزيائية والميكانيكية للمادة بمعلمات الاهتزاز. في طرق الاختبار غير المتلفة ، يتم استخدام هذه العلاقة. دعنا نفكر في طرق اختبار الموجات فوق الصوتية البسيطة والمستخدمة على نطاق واسع: طرق الظل والصدى.

يتم تحديد الخلل بطريقة الظل على النحو التالي (انظر الشكل 2 ، ب): يُصدر المولد 3 اهتزازات بشكل مستمر من خلال الباعث 4 إلى المادة قيد الدراسة 8 ، ومن خلالها إلى مستقبل الاهتزاز 5. في حالة عدم وجود عيب 9 ، يتم إدراك الاهتزازات بواسطة جهاز الاستقبال 5 تقريبًا بدون توهين ويتم تسجيلها من خلال مؤشر مكبر الصوت 6 7 (راسم الذبذبات ، الفولتميتر). يعكس العيب 9 جزءًا من طاقة الاهتزاز ، مما يؤدي إلى تظليل المستقبل 5. تقل الإشارة المستقبلة ، مما يشير إلى وجود عيب. طريقة الظل لا تسمح بتحديد عمق الخلل وتتطلب وصول ثنائي مما يحد من قدراتها.

يتم إجراء الكشف عن الخلل وقياس السماكة بواسطة طريقة نبض الصدى على النحو التالي (الشكل 3): يرسل المولد 1 نبضات قصيرة للعينة 4 من خلال الباعث 2 ، ويسمح لك الفحص المنتظر على شاشة راسم الذبذبات برؤية النبض المرسل 5 بعد إرسال النبض ، يتحول الباعث لاستقبال الموجات المنعكسة. يتم ملاحظة الإشارة السفلية 6 المنعكسة من الجانب الآخر للهيكل على الشاشة. إذا كان هناك عيب في مسار الموجات ، فإن الإشارة المنعكسة منه تصل إلى جهاز الاستقبال في وقت أبكر من الإشارة السفلية. ثم تظهر إشارة أخرى 8 على شاشة الذبذبات ، مما يشير إلى وجود خلل في التصميم. يتم استخدام المسافة بين الإشارات وسرعة انتشار الموجات فوق الصوتية للحكم على عمق الخلل.

أرز. 3.

أ - طريقة الصدى بدون عيب ؛ 6 - نفس الشيء مع وجود عيب ؛ في تحديد عمق الكراك ؛ ز - تحديد السماكة. 1 - مولد 2 - باعث 3 - الإشارات المنعكسة ؛ 4 - عينة 5 - الدافع المرسل 6 - الدافع السفلي ؛ 7 عيب 8 - متوسط ​​النبض ؛ 9 - الكراك 10 - نصف موجة

عند تحديد عمق الشق في الخرسانة ، يقع المرسل والمستقبل عند النقطتين A و B بشكل متماثل فيما يتعلق بالشق (الشكل 3 ، ج). تأتي التذبذبات من النقطة A إلى النقطة B على طول أقصر مسار DIA \ u003d V 4n + a2 ؛

حيث V هي السرعة ؛ 1H هو الوقت المحدد في التجربة.

عند الكشف عن الخلل في الخرسانة باستخدام طريقة النبض بالموجات فوق الصوتية ، يتم استخدام السبر والتنميط الطولي. تتيح كلتا الطريقتين اكتشاف الخلل عن طريق تغيير قيمة سرعة الموجات الطولية للموجات فوق الصوتية عند المرور عبر المنطقة المعيبة.

يمكن أيضًا استخدام طريقة السبر من خلال وجود تقوية في الخرسانة ، إذا كان من الممكن تجنب العبور المباشر لمسار السبر للقضيب نفسه. يتم نطق أقسام الهيكل بالتسلسل ويتم تمييز النقاط على شبكة الإحداثيات ، ثم خطوط ذات سرعات متساوية - تساوي السرعة ، أو خطوط ذات وقت متساوٍ - متساوي الزوايا ، مع الأخذ في الاعتبار إمكانية تمييز قسم من الهيكل الذي يوجد به عيب الخرسانة (منطقة السرعات المنخفضة).

تتيح طريقة التنميط الطولي إمكانية الكشف عن الخلل عندما يكون المرسل والمستقبل موجودين على نفس السطح (تنظير عيوب طلاءات الطرق والمطارات ، وألواح الأساس ، ألواح متجانسةالأرضيات ، إلخ). يمكن أن تحدد هذه الطريقة أيضًا العمق (من السطح) لتلف الخرسانة بسبب التآكل.

يمكن تحديد سمك الهيكل ذي الوصول من جانب واحد بواسطة طريقة الرنين باستخدام مقاييس السماكة بالموجات فوق الصوتية المتاحة تجارياً. تنبعث الاهتزازات الطولية بالموجات فوق الصوتية باستمرار في الهيكل من جانب واحد (الشكل 2.4 ، د). الموجة 10 المنعكسة من الوجه المعاكس تسير في الاتجاه المعاكس. إذا تساوى سمك H وطول نصف الموجة (أو إذا تم ضرب هذه القيم) ، فإن الموجات المباشرة والمنعكسة تتطابق ، مما يؤدي إلى صدى. يتم تحديد السماكة من خلال الصيغة

حيث V هي سرعة انتشار الموجة ؛ / - تردد الرنين.

يمكن تحديد قوة الخرسانة باستخدام مقياس التوهين بسعة IAP (الشكل 2.5 ، أ) ، الذي يعمل باستخدام طريقة الرنين. يتم إثارة الاهتزازات الهيكلية بواسطة مكبر صوت قوي يقع على مسافة 10-15 ملم من الهيكل. يقوم جهاز الاستقبال بتحويل اهتزازات الهيكل إلى اهتزازات كهربائية ، والتي تظهر على شاشة راسم الذبذبات. تكرر الاهتزازات القسريةيتغير بسلاسة حتى يتزامن مع تواتر التذبذبات الطبيعية ويحصل على صدى. يتم تسجيل تردد الرنين على مقياس المولد. يتم إنشاء منحنى المعايرة بشكل مبدئي لخرسانة الهيكل الجاري اختباره ، والتي يتم بموجبه تحديد قوة الخرسانة.

الشكل 4.

أ -- الشكل العاممقياس توهين السعة ب - مخطط لتحديد وتيرة الاهتزازات الطولية الطبيعية للحزمة ؛ ج - مخطط لتحديد وتيرة اهتزازات الانحناء الطبيعية للحزمة ؛ ز - مخطط الاختبار بطريقة التأثير ؛ 1 - عينة 2 ، 3 - الباعث (المثير) وجهاز استقبال الاهتزاز ؛ 4 - مولد 5 - مكبر للصوت 6 - كتلة تسجيل تردد التذبذبات الطبيعية ؛ 7 - بدء نظام مع مولد نبض العد و microstopwatch ؛ ثمانية -- هزة أرضية

عند تحديد ترددات اهتزازات الانحناء والطولية والالتوائية ، يتم تثبيت العينة 1 والمثير 2 ومستقبل الاهتزاز 3 وفقًا للمخططات الواردة في الشكل 4 ، ب ، و. -15 مرة من التردد الطبيعي للعنصر الذي تم اختباره.

يمكن تحديد قوة الخرسانة بطريقة الصدم (الشكل 4 ، د). يتم تطبيق الطريقة عندما تكون كافية طول العظيمالهياكل ، لأن تردد منخفضلا تسمح التقلبات بالحصول على دقة قياس أكبر. تم تثبيت جهازي استقبال للاهتزاز على الهيكل بمسافة كبيرة بما فيه الكفاية بينهما (القاعدة). يتم توصيل أجهزة الاستقبال من خلال مكبرات الصوت إلى نظام التشغيل والعداد والساعة الدقيقة. بعد ضرب نهاية الهيكل ، تصل موجة الصدمة إلى جهاز الاستقبال الأول 2 ، والذي يقوم بتشغيل عداد الوقت 7 من خلال مكبر الصوت 5. عندما تصل الموجة إلى جهاز الاستقبال الثاني 3 ، يتوقف عدد الوقت. يتم حساب السرعة V باستخدام الصيغة

V \ u003d - أين هي القاعدة ؛ أنا - الوقتتمرير القاعدة.

صفحة 1

مقدمة.

تستخدم الحضارة البشرية طوال تطورها ، على الأقل في المجال المادي ، باستمرار القوانين الكيميائية والبيولوجية والفيزيائية التي تعمل على كوكبنا لتلبية أحد احتياجاتها أو تلك. http://voronezh.pinskdrev.ru/ طاولات الطعامفي فورونيج.

حدث هذا في العصور القديمة بطريقتين: بوعي أو بشكل عفوي. بطبيعة الحال ، نحن مهتمون بالطريقة الأولى. مثال على الاستخدام الواعي للظواهر الكيميائية يمكن أن يكون:

تحمض الحليب المستخدم في إنتاج الجبن والقشدة الحامضة ومنتجات الألبان الأخرى ؛

تخمير بعض البذور مثل القفزات في وجود الخميرة لتكوين الجعة ؛

تسامي حبوب اللقاح لبعض الأزهار (الخشخاش ، القنب) والحصول على الأدوية ؛

تخمر عصير بعض الفواكه (العنب في المقام الأول) ، حيث تحتوي على الكثير من السكر ، مما ينتج عنه الخمر والخل.

تم إدخال التحولات الثورية في حياة الإنسان بالنار. بدأ الإنسان في استخدام النار للطبخ ، في الفخار ، لمعالجة المعادن وصهرها ، ومعالجة الخشب وتحويله إلى فحم ، وتبخير الطعام وتجفيفه لفصل الشتاء.

بمرور الوقت ، يحتاج الناس إلى المزيد والمزيد من المواد الجديدة. قدمت الكيمياء مساعدة لا تقدر بثمن في إنشائها. دور الكيمياء عظيم بشكل خاص في إنشاء مواد نقية وعالية النقاوة (يشار إليها فيما يلي باسم SCM). إذا كان ، في رأيي ، لا يزال يحتل المركز الرائد في إنشاء مواد جديدة من خلال العمليات والتقنيات الفيزيائية ، فغالبًا ما يكون إنتاج SCM أكثر كفاءة وإنتاجية بمساعدة التفاعلات الكيميائية. وأيضاً كانت هناك حاجة لحماية المواد من التآكل ، هذا في الواقع هو الدور الرئيسي للطرق الفيزيائية والكيميائية في مواد البناء. بمساعدة الطرق الفيزيائية والكيميائية ، تتم دراسة الظواهر الفيزيائية التي تحدث أثناء التفاعلات الكيميائية. على سبيل المثال ، في الطريقة اللونية ، يتم قياس شدة اللون اعتمادًا على تركيز المادة ، في تحليل الموصلية ، يتم قياس التغير في التوصيل الكهربائي للحلول ، إلخ.

يوضح هذا الملخص بعض أنواع عمليات التآكل ، وكذلك طرق التعامل معها ، وهي المهمة العملية الرئيسية للطرق الفيزيائية والكيميائية في مواد البناء.

الطرق الفيزيائية والكيميائيةتحليل وتصنيفها.

تعتمد طرق التحليل الفيزيائية والكيميائية (PCMA) على استخدام اعتماد الخصائص الفيزيائية للمواد (على سبيل المثال ، امتصاص الضوء ، والتوصيل الكهربائي ، وما إلى ذلك) على تركيبها الكيميائي. في بعض الأحيان في الأدبيات ، يتم فصل طرق التحليل الفيزيائية عن PCMA ، وبالتالي التأكيد على أن PCMA يستخدم تفاعلًا كيميائيًا ، في حين أن الطرق الفيزيائية لا تفعل ذلك. الطرق الفيزيائيةيُطلق على التحليل و FHMA ، بشكل رئيسي في الأدب الغربي ، دور فعال ، حيث يتطلبان عادةً استخدام الأدوات ، أدوات القياس. طرق التحليل الآلية لها أساسًا نظريتها الخاصة ، والتي تختلف عن نظرية طرق التحليل الكيميائي (الكلاسيكي) (القياس بالمعايرة والجاذبية). أساس هذه النظرية هو تفاعل المادة مع تدفق الطاقة.

عند استخدام FHMA للحصول على معلومات حول التركيب الكيميائيالمواد ، فإن عينة الاختبار تتعرض لشكل من أشكال الطاقة. اعتمادًا على نوع الطاقة في مادة ما ، هناك تغيير في حالة الطاقة للجسيمات المكونة لها (الجزيئات والأيونات والذرات) ، والتي يتم التعبير عنها في تغيير في خاصية أو أخرى (على سبيل المثال ، اللون ، الخواص المغناطيسيةإلخ.). من خلال تسجيل تغيير في هذه الخاصية كإشارة تحليلية ، يتم الحصول على معلومات حول التركيب النوعي والكمي للكائن قيد الدراسة أو حول هيكله.

وفقًا لنوع طاقة الاضطراب والممتلكات المقاسة (إشارة تحليلية) ، يمكن تصنيف FHMA على النحو التالي (الجدول 2.1.1).

بالإضافة إلى تلك المدرجة في الجدول ، هناك العديد من FHMAs الخاصة الأخرى التي لا تندرج تحت هذا التصنيف.

أعظم الاستخدام العمليلديها طرق بصرية وكروماتوغرافيا وقياسية الجهد للتحليل.

الجدول 2.1.1.

وزارة التربية والتعليم بجمهورية قيرغيزستان

وزارة التربية والتعليم في الاتحاد الروسي

الجامعة السلافية القرغيزية الروسية

كلية الهندسة المعمارية والتصميم والبناء

نبذة مختصرة

حول الموضوع :

"دور طرق البحث الفيزيائية والكيميائية في مواد البناء"

أنجزه: Podyachev ميخائيل غرام. PGS 2-07

فحص بواسطة: Dzhekisheva S.D.

يخطط

1. مقدمة …………………………………………………………………………… .. …… ص. 3

4. خصائص عمليات التآكل في مواد البناء…. ص 9-13

5. الطرق الفيزيائية والكيميائية لدراسة التآكل في مواد البناء .................. ص. 13-15

6. طرق حماية مواد البناء من التآكل .................. ص. خمسة عشر

7. نتائج دراسة التآكل على أساس الطرق الفيزيائية والكيميائية ……… ص. 16-18

8. طرق مبتكرة لدراسة التآكل …………………………… ص. 18-20

9. الاستنتاج …………………………………………………………………………………… ص. 20

10. المراجع …………………………………………………………………… ص 21

مقدمة.

تستخدم الحضارة البشرية طوال تطورها ، على الأقل في المجال المادي ، باستمرار القوانين الكيميائية والبيولوجية والفيزيائية التي تعمل على كوكبنا لتلبية أحد احتياجاتها أو تلك.

حدث هذا في العصور القديمة بطريقتين: بوعي أو بشكل عفوي. بطبيعة الحال ، نحن مهتمون بالطريقة الأولى. مثال على الاستخدام الواعي للظواهر الكيميائية يمكن أن يكون:

-

اللبن الرائب المستخدم في إنتاج الجبن والقشدة الحامضة ومنتجات الألبان الأخرى ؛

-

تخمير بعض البذور ، مثل القفزات في وجود الخميرة ، لتكوين الجعة ؛

-

تسامي حبوب اللقاح لبعض الزهور (الخشخاش والقنب) والحصول على الأدوية ؛

-

- تخمير عصير بعض الفواكه (العنب في المقام الأول) ، حيث تحتوي على الكثير من السكر ، مما ينتج عنه الخمر والخل.

تم إدخال التحولات الثورية في حياة الإنسان بالنار. بدأ الإنسان في استخدام النار للطبخ ، في الفخار ، لمعالجة المعادن وصهرها ، ومعالجة الخشب وتحويله إلى فحم ، وتبخير الطعام وتجفيفه لفصل الشتاء.

بمرور الوقت ، يحتاج الناس إلى المزيد والمزيد من المواد الجديدة. قدمت الكيمياء مساعدة لا تقدر بثمن في إنشائها. دور الكيمياء عظيم بشكل خاص في إنشاء مواد نقية وعالية النقاوة (يشار إليها فيما يلي باسم SCM). إذا كان ، في رأيي ، لا يزال يحتل المركز الرائد في إنشاء مواد جديدة من خلال العمليات والتقنيات الفيزيائية ، فغالبًا ما يكون إنتاج SCM أكثر كفاءة وإنتاجية بمساعدة التفاعلات الكيميائية. وأيضاً كانت هناك حاجة لحماية المواد من التآكل ، وهذا في الواقع هو الدور الرئيسي للطرق الفيزيائية والكيميائية في مواد البناء.بمساعدة الطرق الفيزيائية والكيميائية ، يتم دراسة الظواهر الفيزيائية التي تحدث أثناء التفاعلات الكيميائية. على سبيل المثال ، في الطريقة اللونية ، يتم قياس شدة اللون اعتمادًا على تركيز المادة ، في تحليل الموصلية ، يتم قياس التغير في التوصيل الكهربائي للحلول ، إلخ.

يوضح هذا الملخص بعض أنواع عمليات التآكل ، وكذلك طرق التعامل معها ، وهي المهمة العملية الرئيسية للطرق الفيزيائية والكيميائية في مواد البناء.

طرق التحليل الفيزيائية والكيميائية وتصنيفها.

تعتمد طرق التحليل الفيزيائية والكيميائية (PCMA) على استخدام اعتماد الخصائص الفيزيائية للمواد (على سبيل المثال ، امتصاص الضوء ، والتوصيل الكهربائي ، وما إلى ذلك) على تركيبها الكيميائي. في بعض الأحيان في الأدبيات ، يتم فصل طرق التحليل الفيزيائية عن PCMA ، وبالتالي التأكيد على أن PCMA يستخدم تفاعلًا كيميائيًا ، في حين أن الطرق الفيزيائية لا تفعل ذلك. تسمى الطرق الفيزيائية للتحليل و FHMA ، بشكل رئيسي في الأدب الغربي ، بوسائل ، لأنها تتطلب عادةً استخدام الأدوات وأدوات القياس. طرق التحليل الآلية لها أساسًا نظريتها الخاصة ، والتي تختلف عن نظرية طرق التحليل الكيميائي (الكلاسيكي) (القياس بالمعايرة والجاذبية). أساس هذه النظرية هو تفاعل المادة مع تدفق الطاقة.

عند استخدام PCMA للحصول على معلومات حول التركيب الكيميائي لمادة ما ، تتعرض عينة الاختبار لشكل من أشكال الطاقة. اعتمادًا على نوع الطاقة في مادة ما ، هناك تغيير في حالة الطاقة للجسيمات المكونة لها (الجزيئات والأيونات والذرات) ، والتي يتم التعبير عنها في تغيير في خاصية أو أخرى (على سبيل المثال ، اللون ، الخصائص المغناطيسية ، إلخ.). من خلال تسجيل تغيير في هذه الخاصية كإشارة تحليلية ، يتم الحصول على معلومات حول التركيب النوعي والكمي للكائن قيد الدراسة أو حول هيكله.

وفقًا لنوع طاقة الاضطراب والممتلكات المقاسة (إشارة تحليلية) ، يمكن تصنيف FHMA على النحو التالي (الجدول 2.1.1).

بالإضافة إلى تلك المدرجة في الجدول ، هناك العديد من FHMAs الخاصة الأخرى التي لا تندرج تحت هذا التصنيف.

طرق التحليل البصرية والكروماتوغرافية وقياسية الجهد لها أكبر تطبيق عملي.

الجدول 2.1.1.

نوع طاقة الاضطراب

الممتلكات المقاسة

اسم الطريقة

طريقة اسم المجموعة

تدفق الإلكترون (التفاعلات الكهروكيميائية في المحاليل وعلى الأقطاب)

الجهد والجهد

قياس الجهد

الكهروكيميائية

تيار الاستقطاب الكهربائي

Voltampero-metry، polarography

القوة الحالية

قياس الضغط

المقاومة والتوصيل

قياس التوصيل

المقاومة (مقاومة التيار المتردد ، السعة)

قياس التذبذب ، قياس الموصلية عالية التردد

كمية الكهرباء

قياس الكولسترول

كتلة ناتج التفاعل الكهروكيميائي

قياس الجاذبية الكهربائية

ثابت العزل

القياس

الاشعاع الكهرومغناطيسي

الطول الموجي وشدة الخط الطيفي في الأجزاء المرئية والأشعة فوق البنفسجية للأشعة تحت الحمراء من الطيف  = 10-3 ... 10-8 م

الطرق البصرية (الأشعة تحت الحمراء - التحليل الطيفي ، تحليل الانبعاث الذري ، تحليل الامتصاص الذري ، القياس الضوئي ، تحليل الانارة ، قياس العكر ، قياس الكلى)

طيفية

نفس الشيء ، في منطقة الأشعة السينية من الطيف  = 10-8 ... 10-11 م

الأشعة السينية الضوئية ، مطيافية أوجيه

أوقات الاسترخاء والتحول الكيميائي

التحليل الطيفي بالرنين المغناطيسي النووي (NMR) والرنين المغناطيسي الإلكتروني (EPR)

درجة حرارة

التحليل الحراري

حراري

قياس الثقل الحراري

كمية الحرارة

قياس السعرات الحرارية

الطاقة الداخلية الكامنة

التحليل الحراري (قياس المحتوى الحراري)

الخواص الميكانيكية

قياس التمدد

طاقة التفاعلات الكيميائية والفيزيائية (قوى فان دير فال)

الموصلية الكهربائية الموصلية الحرارية تيار التأين

الغاز ، السائل ، الترسيب ، التبادل الأيوني ، كروماتوغرافيا نفاذ الهلام

كروماتوغرافي

مقارنة بالطرق الكيميائية التقليدية ، تتميز FHMA بحد أقل للكشف والوقت وشدة العمالة. يسمح FHMA بالتحليل عن بعد ، وأتمتة عملية التحليل وتنفيذها دون إتلاف العينة (التحليل غير المدمر).

وفقًا لطرق التحديد ، يتم تمييز FHMA المباشر وغير المباشر. في الطرق المباشرة ، يتم العثور على كمية المادة عن طريق التحويل المباشر للإشارة التحليلية المقاسة إلى كمية مادة (الكتلة ، التركيز) باستخدام معادلة العلاقة. في طرق غير مباشرةيتم استخدام إشارة تحليلية لتحديد نهاية تفاعل كيميائي (كنوع من المؤشرات) ، ويتم العثور على كمية المادة التحليلية التي دخلت في التفاعل باستخدام قانون المكافئات ، أي بمعادلة لا تتعلق مباشرة باسم الطريقة.

وفقًا لطريقة التحديد الكمي ، لا توجد طرق مرجعية ومرجعية للتحليل.

بدون طرق مرجعية تستند إلى انتظام صارم ، يسمح لك تعبير الصيغة بإعادة حساب شدة الإشارة التحليلية المقاسة مباشرةً في كمية التحليل باستخدام القيم الجدولية فقط. على سبيل المثال ، يمكن أن يكون قانون فاراداي بمثابة انتظام ، مما يجعل من الممكن حساب كمية التحليل في محلول أثناء معايرة الكولومتري باستخدام تيار ووقت التحليل الكهربائي. هناك عدد قليل جدًا من الطرق غير المعيارية ، نظرًا لأن كل تحديد تحليلي هو نظام من العمليات المعقدة حيث يستحيل نظريًا مراعاة تأثير كل من العوامل المؤثرة العديدة على نتيجة التحليل. في هذا الصدد ، يتم استخدام طرق معينة في التحليل ، والتي تسمح بأخذ هذه التأثيرات في الاعتبار بشكل تجريبي. الأسلوب الأكثر شيوعًا هو استخدام المعايير ، أي عينات من المواد أو المواد ذات المحتوى المعروف بدقة للعنصر (أو عدة عناصر) يتعين تحديدها. أثناء التحليل ، يتم قياس تحليل عينة الاختبار والمرجع ، ومقارنة البيانات التي تم الحصول عليها ، ويتم حساب محتوى هذا العنصر في العينة التي تم تحليلها من المحتوى المعروف للعنصر في المرجع. يمكن تصنيع المعايير صناعياً (عينات قياسية ، فولاذ عادي) أو تحضيرها في المختبر مباشرة قبل التحليل (عينات المقارنة). إذا تم استخدام مواد نقية كيميائيًا (شوائب أقل من 0.05٪) كعينات قياسية ، فإنها تسمى المواد القياسية.

في الممارسة العملية ، يتم تنفيذ التحديدات الكمية بالطرق الآلية وفقًا لإحدى الطرق الثلاث: وظيفة المعايرة (سلسلة قياسية) ، أو المعايير (المقارنة) أو الإضافات القياسية.

عند العمل وفقًا لطريقة وظيفة المعايرة باستخدام مواد قياسية أو عينات قياسية ، يتم الحصول على عدد من العينات (أو المحاليل) التي تحتوي على كميات مختلفة ، ولكن معروفة بدقة من المكون المراد تحديده. في بعض الأحيان تسمى هذه السلسلة السلسلة القياسية. بعد ذلك ، يتم تحليل هذه السلسلة القياسية ويتم حساب قيمة الحساسية K من البيانات التي تم الحصول عليها (في حالة وظيفة المعايرة الخطية). بعد ذلك ، يتم قياس شدة الإشارة التحليلية A في الكائن قيد الدراسة ويتم حساب مقدار (الكتلة والتركيز) للمكون المطلوب باستخدام معادلة التوصيل /> أو العثور عليها من الرسم البياني للمعايرة (انظر الشكل 2.1.1) ).

طريقة المقارنة (المعايير) قابلة للتطبيق فقط لوظيفة المعايرة الخطية. يتم تحديد هذا المكون في عينة قياسية(مادة قياسية) والحصول على

ثم يتم تحديدها في الكائن الذي تم تحليله

قسمة المعادلة الأولى على الثانية يلغي الحساسية

وحساب نتيجة التحليل

طريقة الإضافات القياسية قابلة للتطبيق أيضًا على وظيفة المعايرة الخطية. في هذه الطريقة ، أولاً ، يتم تحليل عينة من الكائن قيد الدراسة و /> يتم الحصول عليها ، ثم يتم إضافة كمية معروفة (الكتلة ، حجم المحلول) للمكون المراد تحديده إلى العينة وبعد التحليل ،

بقسمة المعادلة الأولى على الثانية ، يتم استبعاد K ويتم الحصول على صيغة لحساب نتائج التحليل:

يتم الحصول على طيف المادة من خلال التأثير عليها بدرجة الحرارة وتدفق الإلكترون وتدفق الضوء (الطاقة الكهرومغناطيسية) بطول موجي معين (تردد الإشعاع) وطرق أخرى. عند قيمة معينة لطاقة التأثير ، تكون المادة قادرة على الدخول في حالة الإثارة. في هذه الحالة ، تحدث العمليات التي تؤدي إلى ظهور إشعاع بطول موجي معين في الطيف (الجدول 2.2.1).

يمكن اعتبار انبعاث الإشعاع الكهرومغناطيسي أو امتصاصه أو نثره أو انكساره بمثابة إشارة تحليلية تحمل معلومات حول التركيب النوعي والكمي للمادة أو هيكلها. يتم تحديد التردد (الطول الموجي) للإشعاع من خلال تكوين المادة قيد الدراسة ، وتتناسب شدة الإشعاع مع عدد الجسيمات التي تسببت في ظهوره ، أي كمية مادة أو مكون مخلوط.

لا تستخدم كل طريقة من الطرق التحليلية عادةً الطيف الكامل للمادة ، وتغطي نطاق الطول الموجي من الأشعة السينية إلى موجات الراديو ، ولكن فقط جزءًا معينًا منه. تتميز الطرق الطيفية عادة بنطاق أطوال موجات الطيف التي تعمل من أجلها هذه الطريقة: الأشعة فوق البنفسجية (UV) ، والأشعة السينية ، والأشعة تحت الحمراء (IR) ، والميكروويف ، وما إلى ذلك.

تسمى الطرق التي تعمل في نطاق الأشعة فوق البنفسجية والمرئية والأشعة تحت الحمراء. وهي الأكثر استخدامًا في الطرق الطيفية بسبب البساطة النسبية للمعدات للحصول على الطيف وتسجيله.

يعتمد تحليل الانبعاث الذري (AEA) على التحديد النوعي والكمي لـ التركيب الذريالمواد من خلال الحصول على ودراسة أطياف انبعاث الذرات التي تتكون منها المادة.

Pi AEA ، يتم إدخال العينة التي تم تحليلها من المادة في مصدر الإثارة للجهاز الطيفي. في مصدر الإثارة ، تخضع هذه العينة لعمليات معقدة تتكون من الذوبان ، والتبخر ، وتفكك الجزيئات ، وتأين الذرات ، وإثارة الذرات والأيونات.

تعود الذرات والأيونات المتحمسة بعد فترة قصيرة جدًا (حوالي 10-7-108 ثانية) تلقائيًا من حالة الإثارة غير المستقرة إلى الحالة الطبيعية أو المتوسطة. هذا يؤدي إلى انبعاث الضوء بتردد  وظهور خط طيفي.

يمكن تمثيل المخطط العام للانبعاثات الذرية على النحو التالي:

A + E  A *  A + h

تعتمد درجة وكثافة هذه العمليات على طاقة مصدر الإثارة (EI).

أكثر أنواع الحقن الوريدي شيوعًا هي: لهب الغاز، تصريف القوس والشرارة ، البلازما المقترنة بالحث (ICP). يمكن اعتبار خصائص الطاقة الخاصة بهم درجة الحرارة.

تعتمد AEA الكمي على العلاقة بين تركيز العنصر وشدة خطوطه الطيفية ، والتي تحددها صيغة Lomakin:

حيث I هي شدة الخط الطيفي للعنصر الذي يتم تحديده ؛ ج - التركيز أ و ب ثوابت.

تعتمد قيم a و b على خصائص الخط التحليلي ، IV ، نسبة تركيزات العناصر في العينة ، لذلك عادةً ما يتم تحديد الاعتماد /> بشكل تجريبي لكل عنصر وكل عينة. في الممارسة العملية ، عادة ما يتم استخدام طريقة المقارنة مع المعيار.

في التحديدات الكمية ، يتم استخدام طريقة التصوير الفوتوغرافي لتسجيل الطيف بشكل أساسي. تتميز شدة الخط الطيفي الذي تم الحصول عليه على لوحة فوتوغرافية بسوادها:

حيث S هي درجة اسوداد لوحة التصوير ؛ I0 هي شدة الضوء الذي يمر عبر الجزء غير الأسود من اللوحة ، وأنا - من خلال الجزء الأسود ، أي الخط الطيفي. يتم قياس اسوداد الخط الطيفي بالمقارنة مع اسوداد الخلفية أو بالنسبة لشدة الخط المرجعي. يتناسب اختلاف اللون الأسود الناتج (S) بشكل مباشر مع لوغاريتم التركيز (التركيز):

باستخدام طريقة المعايير الثلاثة ، يتم تصوير أطياف المعايير الثلاثة ذات المحتوى المعروف للعناصر وطيف العينة التي تم تحليلها على لوحة فوتوغرافية واحدة. يتم قياس اسوداد الخطوط المحددة. تم إنشاء رسم بياني للمعايرة ، والذي بموجبه يتم العثور على محتوى العناصر المدروسة.

في حالة تحليل كائنات من نفس النوع ، يتم استخدام طريقة الرسم البياني الثابت ، والتي تعتمد على عدد كبير من المعايير. ثم ، في ظل ظروف متطابقة تمامًا ، يتم أخذ طيف العينة وأحد المعايير. وفقًا لطيف المعيار ، يتم التحقق مما إذا كان الرسم البياني قد تغير أم لا. إذا لم يكن هناك تحول ، فسيتم العثور على التركيز غير المعروف وفقًا لرسم بياني ثابت ، وإذا كان هناك ، يتم أخذ قيمة التحول في الاعتبار باستخدام الطيف القياسي.

مع AEA الكمي ، الخطأ في تحديد محتوى القاعدة هو 1-5٪ ، والشوائب - حتى 20٪. تعتبر الطريقة المرئية لتسجيل الطيف أسرع ولكنها أقل دقة من الطريقة الفوتوغرافية.

وفقًا للأجهزة ، يمكن تمييز AEA بالتسجيل المرئي والفوتوغرافي والكهروضوئي وقياس شدة الخطوط الطيفية.

لا يمكن استخدام الطرق المرئية (التسجيل بالعين) إلا لدراسة الأطياف ذات الأطوال الموجية في منطقة 400-700 نانومتر. متوسط ​​الحساسية الطيفية للعين هو الحد الأقصى للضوء الأصفر والأخضر بطول موجي  550 نانومتر. بصريًا ، من الممكن تحديد مساواة شدة الخطوط بأقرب أطوال موجية بدقة كافية أو تحديد الخط الأكثر سطوعًا. تنقسم الطرق المرئية إلى تنظير الصلب وقياس الأسلوب.

يعتمد تحليل Steeloscopic على مقارنة بصرية لشدة الخطوط الطيفية للعنصر الذي تم تحليله (الشوائب) والخطوط القريبة من طيف العنصر الرئيسي للعينة. على سبيل المثال ، عند تحليل الفولاذ ، عادة ما يقارن المرء شدة الخطوط الطيفية للشوائب والحديد. في هذه الحالة ، يتم استخدام العلامات الفولاذية المعروفة مسبقًا ، والتي تتوافق فيها مساواة شدة خطوط زوج تحليلي معين مع تركيز معين للعنصر الذي تم تحليله.

تستخدم مناظير الصلب للتحليل السريع الذي لا يتطلب دقة عالية ويتم تحديد 6-7 عناصر في 2-3 دقائق. حساسية التحليل هي 0.01-0.1٪. للتحليل ، يتم استخدام كل من مناظير الصلب الثابتة SL-3 ... SL-12 و SLP-1 المحمولة ... SLP-4.

يختلف تحليل أسلوب القياس عن تحليل الأسلوب في أن الخط الأكثر إشراقًا للزوج التحليلي يضعف باستخدام جهاز خاص (مقياس الضوء) حتى تتساوى شدة كلا الخطين. بالإضافة إلى ذلك ، تتيح مقاييس الشكل إمكانية تقريب الخط التحليلي وخط المقارنة في مجال الرؤية ، مما يزيد بشكل كبير من دقة القياسات. Stylometer ST-1 ... ST-7 تستخدم للتحليل.

الخطأ النسبي للقياسات المرئية هو 1 - 3٪. عيوبها هي المنطقة المرئية المحدودة من الطيف والإرهاق والافتقار إلى التوثيق الموضوعي للتحليل.

تعتمد طرق التصوير الفوتوغرافي على التسجيل الفوتوغرافي للطيف باستخدام أدوات قياس الطيف الخاصة. مساحة العملتقتصر أجهزة الطيف على طول موجي يبلغ 1000 نانومتر ، أي يمكن استخدامها في المنطقة المرئية والأشعة فوق البنفسجية. تقاس شدة الخطوط الطيفية بدرجة اسوداد صورتها على لوحة أو فيلم فوتوغرافي.