Қазақстан Республикасының білім жəне ғылым министрлігі

ХИМИЯ ЖӘНЕ ХИМИЯЛЫҚ ТЕХНОЛОГИЯ БОЙЫНША IX ХАЛЫҚАРАЛЫҚ БІРІМЖАНОВ СЪЕЗІНІҢ ЕҢБЕКТЕРІ

 

 

87 

 

Определено  влияние  температуры  насыщения  и  переохлаждения  на  формукристалла. 

Скорости роста граней [001] и [110] с увеличением переохлажденияраствора существенно 

отличаются  друг  от  друга.  Так  при  tнас=20°C  скорость  роста  грани  [001]  превышает 

скорость роста грани [110] в 10 раз, а при температуре насыщения в 50°C – в 20 раз. 

При  малых  переохлаждениях  ≤2°C  кристаллы  приобретают  правильную 

призматическую  форму.  С  ростом  переохлаждения  >3°C  скорость  роста  грани  [001] 

начинает  существенно  превышать  скорость  роста  грани  [110]  и  кристаллы  карбамида 

приобретают вытянутую игольчатую форму.   

Для  водных  растворов  карбамида  в  диапазоне  исследуемых  концентраций 

определена  зависимость  линейных  размеров  кристалла  от  времени  при  различных 

скоростях  охлаждения  растворов.  Процесс  увеличения  линейного  размера  кристалла 

описывается  S-образными  кривыми,  имеющими  разный  угол  наклона  в  зависимости  от 

скорости охлаждения раствора.  

Изучение  процесса  роста  единичного  кристалла  позволило  определить  основные 

закономерности  роста  граней  в  зависимости  от  пересыщения,  температуры, 

гидродинамических условий и присутствия ПАВ. 

Для  перехода  к  реальным  промышленным  процессам  кристаллизации  необходимы, 

данные  по  влиянию  технологических  факторов  на  распределение  частиц  по  размерам, 

которые  возможно  получить  только  при  исследованиях  в  условиях  массовой 

кристаллизации. 

 

Заключение 

 

1.  На  основании  выполненных  исследований  и  обобщения  литературных  данных 

созданы  физико-химические  основы  усовершенствованного  процесса  кристаллизации 

карбамида,  включающие  следующие  положения:  изучены  кинетические  закономерности 

процесса  роста  кристалла  карбамида  в  диапазоне  температур  20-50°С  при  различных 

величинах  переохлаждения  (1-4°С),  выявлены  зависимости  отношения  длина/ширина 

кристаллов  от  концентрации  насыщения  и  скорости  охлаждения  раствора,  установлено 

влияние интенсивности перемешивания раствора на скорость роста кристалла карбамида, 

установлено  влияние  добавок  поверхностно-активных  веществ  на  скорость  роста 

кристалла,  исследовано  влияние  импульсной  ультразвуковой  обработки  на  процесс 

созревания суспензии карбамида. 

2. Полученные закономерности позволили разработать новый усовершенствованный 

способ получения кристаллического карбамида. 

3. На основании полученных результатов по импульсной ультразвуковой обработке 

суспензии  карбамида  рекомендовано  провести  опытно-промышленные  испытания 

кристаллизации карбамида с ультразвуковой обработкой в установленном режиме. 

 

Список литературы 

 

1.  Матусевич  Л.Н.  Кристаллизация  из  растворов  в  химической  промышленности  // 

М.: Химия, 1968. - 304 с. 

         2.  Пойлов  В.З.  Разработка  и  совершенствование  технологий  получения  некоторых 

кристаллических  продуктов  с  заданными  свойствами:  дис.  .  д-р.  техн.  наук:  05.17.01.-

Пермь, 1998.- 105 с. 

         3.  Rocha  F.,  Martins  P.M.  A  New  theoretical  approach  to  model  crystal  growthfrom 

solution // Chemical Engineering Science. 2006. - Vol.61, № 19. -P. 5696-5703. 

          4. Бэмфорт А.В. Промышленная кристаллизация  //М.: Химия, 1969. -240 с. 

5. Трейвус Е. Б. Кристаллизация мочевины из растворов в серии растворителей // 

Расширенные тез. 8-й Всесоюз. конф. по росту кристаллов. -Харьков: Ин-т 

монокристаллов АН Украины, 1992. Т. 2. Ч. 1. - С. 13-14. 

ХИМИЯ ЖӘНЕ ХИМИЯЛЫҚ ТЕХНОЛОГИЯ БОЙЫНША IX ХАЛЫҚАРАЛЫҚ БІРІМЖАНОВ СЪЕЗІНІҢ ЕҢБЕКТЕРІ

 

 

88 

 

          6.  Трейвус  Е.Б.  Связь  скорости  роста  кристаллов  с  растворимостью  вещества  // 

Кристаллография. 1996. Т. 41, № 5. - С. 940-947. 

          7.  Горбунов  И.А.  Моделирование  кинетики  концентрации  мочевины.  Двухпуловая 

модель//Сб  трудов  56-й  науч.-техн.  конф.,  посвященной  60летию  МИРЭА. 

Информационные технологии и системы. Вычислительная техника. М., 2007.  - Ч. 1.  - С. 

108-113. 

 

 

References 

 

1. Matuseevich L.N. Crystallization from solutions in chemical industries // М.: Chemistry, 

1968. - 304 p. 

         2.  Poylov  V.Z.  Development  and  improvement  of  technologies  for  the  production  of 

certain  crystal  products  with  desired  properties:  diss.  .  d-r.  tech.  science:  05.17.01.-Permian, 

1998.- 105 p. 

         3.  Rocha  F.,  Martins  P.M.  A  New  theoretical  approach  to  model  crystal  growthfrom 

solution // Chemical Engineering Science. 2006. - Vol.61, № 19. -P. 5696-5703. 

          4. Bemphort A.B. Iindustrial crystallization //М.: Chemistry, 1969. -240 p. 

5.  Treyvus  E.B.  Crystallization  of  the  urea  solution  in  a  series  of  solvents  //  Extended 

abstracts.  8

th

    Vsesoyuznaya  konf.  Po  rostu  kristallov.  -Kharkiv:  In-t  monokristallov  AN 

Ukraiyny, 1992. Т. 2. P. 1. - P. 13-14. 

          6.  Treyvus  E.B.  Communication  with  the  crystal  growth  rate  soluble  substance  // 

Crystallography. 1996. Т. 41, № 5. - P. 940-947. 

          7.  Gorbunov  I.A.  Modeling  the  kinetics  of  urea  concentration.  Dvuhpulovaya  model  // 

Collection  of  works  of  the  56th  scientific  and  engineering.  Conf.,  dedicated  to  the  60th 

anniversary MIREA. Information technology and systems. Computer Engineering. М., 2007. - P. 

1. - P. 108-113. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ХИМИЯ ЖӘНЕ ХИМИЯЛЫҚ ТЕХНОЛОГИЯ БОЙЫНША IX ХАЛЫҚАРАЛЫҚ БІРІМЖАНОВ СЪЕЗІНІҢ ЕҢБЕКТЕРІ

 

 

89 

 

УДК 666.9.015+691:620.197 

 

Буркитбаев М.М., Еспенбетов А.А., Уралбеков Б.М., Бачилова Н.В., Толебаев Т.Т. 

 

Казахский национальный университет им. аль-Фараби, г. Алматы, Казахстан 

*Е-mail: yespenbetov@mail.ru 

 

Изучение влияния пропитки полисульфидными растворами калия и кальция на 

водопоглощение ряда строительных материалов 

 

Проведено  изучение  процесса  пропитки  полисульфидами  калия  и  кальция  из 

газобетона  (ГБ),  известняка-ракушечника  (ИР)  и  цементно-песочного  образца  (ЦПО). 

Определены  зависимости  процессов  сорбции  в  зависимости  от  способов  (пропитка  в 

растворах, нанесение кистью, обработка в вакууме) и времени пропитки.  

Ключевые 

слова: 

полисульфиды, 

строительные 

материалы, 

пропитка, 

водопоглощение 

 

Бүркітбаев М.М., Еспенбетов А.А., Уралбеков Б.М., Бачилова Н.В., Төлебаев Т.Т. 

 

Әл-Фараби атындағы Қазақ ұлттық университеті, Алматы қ., Қазақстан 

 

Бір қатар құрылыс материалдарының суға сіңуін, калий және кальций 

полисульфид ерітінділерімен сіңдіру әсерін зерттеу. 

 

Зерттеу  жұмысы  барысында  газды  бетон,  ұлутас-әк  және  цемент  –  құмды 

үлгілерінде  калий  және  кальций  полисульфидтерімен  сіңдіру  үрдістері  жүргізілді. 

Сорбциялық  үрдістердің  байланысы  (ерітіндіге  сіңдіру,  қылқаламмен  жағу,  вакуумде 

өңдеу) мен сіңдіру уақытына байланысты екені анықталды. 

Түйін сөздер: полисульфидтер, құрылыс материалдары,  сіңдіру, суға сіңіру 

 

Burkitbayev M.M., Yespenbetov А.A., Uralbekov B.M., Bachilova N.V., Tolebaev T.Т. 

Al-Farabi Kazakh National University, Almaty, Kazakhstan 

 

The influence of impregnation by polysulfide solution of potassium and calcium on water 

absorption of a number of building materials 

 

The study of the process of impregnating of polysulphides of potassium and calcium from 

aerated  concrete  (AC),  shell  limestone  (SL)  and  cement-sand  sample  (CSS)  is  carried  out.  The 

dependence of sorption processes depending on ways (solution impregnation, brushing, vacuum 

treatment) and soaking time were determined. 

Keywords: polysulfides, construction materials, 

impregnation

, water absorption 

 

Введение 

 

Решение  задачи  защиты  строительных  материалов  от  проникновения  воды  и 

поддерживание  их  эксплуатационных  характеристик  в  течение  длительного  времени 

позволяет  существенно  экономить  средства  и  избегать  аварийных  ситуаций.  Актуальна 

также  проблема  модифицирования  порового  пространства  строительных  материалов  с 

целью придания им водонепроницаемости. 

В  данной  работе  на  основе  метода,  предложенного  в  [1],  приводятся  результаты 

применения  полисульфидного  раствора  для  пропитки  ряда  строительных  материалов: 

газобетона  (ГБ),  известняка-ракушечника  (ИР)  и  цементно-песочного  образца  (ЦПО). 

ХИМИЯ ЖӘНЕ ХИМИЯЛЫҚ ТЕХНОЛОГИЯ БОЙЫНША IX ХАЛЫҚАРАЛЫҚ БІРІМЖАНОВ СЪЕЗІНІҢ ЕҢБЕКТЕРІ

 

 

90 

 

Способы  получения  полисульфидных  растворов  приведены  в  [2,  3].  При  этом  показано, 

что  в  качестве  защитного  слоя  выступают  высокодисперсные,  в  том  числе  и 

наноразмерные  частицы  серы,  образующиеся  в  ходе  окисления  полисульфидов. 

Например,  в  [4]  показано,  что  модифицирование  поровой  структуры  строительных 

материалов растворами полисульфида заключается в том, что на стадии пропитки атомы 

серы, входящие в состав полисульфида кальция, попадают в мельчайшие поры образцов, 

образуя нерастворимый в воде (гидрофобный) слой элементной серы. 

 

 

Эксперимент 

 

Измерение  водопоглощения  проводилось  по  [5]  для  пропитанных  растворами 

полисульфидов  (плотность  1.24  г/см

3

)  газобетона  (ГБ),  цементно-песочного  образца 

(ЦПО),  известняка-ракушечника  (ИР).  Контрольные  (исходные),  а  также  исследуемые 

образцы выдерживались 28 суток при 25 ºС и 690 мм.рт.ст., а затем сушились при 60 

º

С в 

течение  суток.  Для  определения  способности  водопоглощения  контрольные  и 

пропитанные образцы помещались в водные растворы полисульфидов на 1, 4 и 24 часа.  

Также  исследуемые  образцы  пропитывались  растворами  полисульфидов  методом 

нанесения растворов полисульфидов кистью в течение 10 сек.  

Кроме  того,  исследуемые  образцы  помещали  в  закрытую  емкость  и  заливали 

растворами  полисульфидов.  Затем  камера  вакуумировалась  (форвакуумный  насос). 

Процесс пропитки проводили в течение 30 минут.  

Удельные поверхности определены на «Сорбтометре-М».  

РФА проводился на дифрактометре «ДРОН-3М». 

 

Результаты и обсуждения 

 

1

 

 Определение водопоглощения контрольными (исходными) образцами  

Результаты пропитки образцов в воде показали, что водопоглощение ГБ составляет 

при выдержке 1час – 52 % , 4 час -56 % и 24 часа - 57%, то есть водонасыщение образцов 

становится  постоянным  после  ~  4  часов  выдержки.  Результаты  по  пропитке  в  воде 

образцов  ИР  показывает,  что  водопоглощение  существенно  не  зависит  от  длительности 

водонасыщения  и составляет в среднем 26 %. Значения водопоглощения образцов ЦПО 

существенно не отличаются между собой в зависимости от длительности водонасыщения: 

1,60 % за 1 час и 1,91 % за 24 часа. 

Данные  по  водопоглощению  (57  %  для  ГБ,  26  %  для  ИР  и  1.8  %  для  ЦПО) 

коррелируют  с  значениями  по  их  плотности  (ГБ  -  0.550  г/см

3

,  ИР  -  1.140  г/см

3

,  ЦПО  - 

2.138 г/см

3

). 

2

 

 Определение водопоглощения образцами газобетона 

Пропитка  образцов  газобетона  (ГБ)  раствором  полисульфида  калия(ПК)  и  их 

водопоглощение. В результате проведенных экспериментов  установлено, что в течение 1 

часа  степень  пропитки  ГБ  в  растворе  полисульфида  калия  (ПК)  составляет  56  %  по 

отношению к массе исходного образца. При пропитке в течение 4 часов – 75 % и 24 часов 

–  76  %.  При  этом  образцы  ГБ  (плотность  ~  550  кг/м

3

)  всплывали  и  поэтому  на  них 

накладывали  пригруз.  (Промышленные  газобетоны  имеют  плотность  от  200  до  1200 

кг/м

3

). 

Полученные  результаты  свидетельствуют  о  том,  что  для  пропитки  газобетона  ПК 

достаточно немногим более 4-х часов. 

При  определении  водопоглощения  образцами  ГБ,  пропитанных  в  растворе  ПК  в 

течение 1, 4 и 24 часов установлено уменьшение значений водопоглощения: 32 %, 25 % и 

21  %  соответственно.  Таким  образом,  для  пропитанных  в  растворе  ПК  образцов 

газобетона  по  сравнению  с  непропитанными  образцами  наблюдается  уменьшение 

водопоглощения с 52% до 32% (в ~ 1.6 раза), с 56 % до 25 %  (в ~ 2.3 раза) и с 57 % 

ХИМИЯ ЖӘНЕ ХИМИЯЛЫҚ ТЕХНОЛОГИЯ БОЙЫНША IX ХАЛЫҚАРАЛЫҚ БІРІМЖАНОВ СЪЕЗІНІҢ ЕҢБЕКТЕРІ

 

 

91 

 

до 21  %  (в ~ 2.7 раза) для образцов, пропитанных в течение 1, 4 и 24 часов обработки, 

соответственно. При этом РФА установлено, что образцы ГБ (4х4х16 см) пропитываются 

полностью (в массе). 

Пропитка образцов газобетона (ГБ) раствором полисульфида калия (ПК) методом 

нанесения раствора кистью в течение 10 сек и их водопоглощение. При проведении работ 

по  пропитке  ГБ  раствором  ПК  методом  нанесения  кистью  установлено,  что  степень 

насыщения образцов раствором ПК составляет в среднем 11 %, что в ~ 5 раз меньше, чем 

при  пропитке  в  растворах  1  час  и  в  ~  7  раз  меньше,  чем  при  пропитке  4  и  24  часа. 

Увеличение массы образца после пропитки методом нанесения кистью составляет 3,3 % 

по отношению к исходному не пропитанному образцу. В то же время образцы показывают 

высокую  степень  водопоглощения  в  44  %  через  1  час  и  45%  через  24  часа.  РФА 

установлено, что образцы пропитываются только с поверхности.  

Пропитка  образцов  газобетона  (ГБ)  раствором  ПК  в  вакуумной  камере  и  их 

водопоглощение.  При  пропитке  образцов  ГБ  в  вакуумной  камере  степень  пропитки 

достигает 85.0 %, что на ~ 9 % превышает степень пропитки образцов при н.у. (76 %). Это 

свидетельствует  о  том,  что  при  вакуумировании  происходит  более  полное  удаление 

адсорбированного  воздуха  из  пор  образцов  ГБ  и  заполнение  их  раствором  ПК. 

Установлено, что после пропитки образцов ГБ раствором ПК методом вакуумирования и 

сушки, масса сухого вещества в порах газобетона составила 55 %, что на 11% больше чем 

при  пропитке  в  течение  24  часов  (44%).  Соответственно,  образцы  имеют  более  низкое 

водопоглощение  (10  %),  что  в  2  раза  меньше,  чем  водопоглощение  образцов  после  24-

часовой  пропитки  в  растворе  ПК  и  в  5.7  раз  меньше  водопоглощения  непропитанных 

образцов газобетона. 

В  таблице  1  приведены  обобщенные  результаты  по  пропитке  ГБ  раствором  ПК  (24 

часа), нанесением кистью и пропитке в вакууме.  

 

Таблица  1  -  Результаты  пропитки  образцов  газобетона  полисульфидом  калия  и  их 

водопоглощающие свойства 

 

Длительность и 

условия пропитки 

Водопоглощение 

исходного образца,% 

Степень 

пропитки, % 

Водопоглощение 

пропитанного образца, % 

24, час 

57 

76 

21,0 

Нанесение 

кистью, 10 сек. 

57 

11 

45,0 

Вакуумная 

пропитка, 30 мин. 

57 

85 

10,0 

 

На  основании  данных  таблицы  1  построена  диаграмма  зависимости  степени 

водопоглощения  образцов  ГБ  ПК  от  их  степени  пропитки  ПК  (Рисунок  1),  из  которой 

видно,  что  имеется  корреляция  между  степенью  пропитки  полисульфидом  калия  и 

водопоглощением. Чем больше степень пропитки, тем меньше степень водопоглощения.  

3

 

Определение водопоглощения образцами известняка-ракушечника 

Пропитка образцов известняка-ракушечника раствором полисульфида калия и их 

водопоглощение.  При пропитке в растворе ПК установлено, что степени пропитки в 

течение 1 часа и 4 часов фактически сходны и составляют в среднем 37 %. 

Результаты  определения  водопоглощения  образцов  известняка-ракушечника, 

пропитанного в растворе ПК в течение 1 часа и 4 часов показывают, что оно составляет 

3.4 %. Эти данные могут свидетельствовать о блокировке сухим ПК поверхностей слоев ИР 

Пропитка  образцов  известняка-ракушечника  раствором  полисульфида  калия 

методом  нанесения  кистью.  Результаты  пропитки  кистью  и  водопоглощение  ИР 

свидетельствуют о высокой степени пропитки образцов известняка-ракушечника (35 %), 

Результаты  определения  водопоглощения  образцов  показывают  низкое  значение 

ХИМИЯ ЖӘНЕ ХИМИЯЛЫҚ ТЕХНОЛОГИЯ БОЙЫНША IX ХАЛЫҚАРАЛЫҚ БІРІМЖАНОВ СЪЕЗІНІҢ ЕҢБЕКТЕРІ

 

 

92 

 

водопоглощения  (~  2.7  %).  В  таблице  3  приведены  обобщенные  результаты  по  пропитке 

газобетона раствором полисульфида калия (4 часа) и нанесением кистью. 

 

 

Рисунок 1 – Зависимость степени водопоглощения газобетона от степени пропитки 

ПК 

 

Таблица  2  –  Результаты  пропитки  образцов  известняка-ракушечника  полисульфидом 

калия и их водопоглощающие свойства 

Длительность и 

условия пропитки 

Водопоглощение 

исходного 

образца,% 

Степень 

пропитки, 

% 

Увеличение массы 

исходного образца 

после пропитки,% 

Водопоглощение 

пропитанного 

образца,% 

4, час 

28 

37,0 

27,3 

3,4 

Нанесение 

кистью, 10 сек. 

28 

35,0 

20,0 

2,7 

 

4

 

Определение водопоглощения цементно-песочных образцов 

Пропитка  цементно-песочных  образцов  раствором  полисульфида  кальция  (ПКА)  и 

их  водопоглощение.  Проведены  эксперименты  по  пропитке  ЦПО  раствором  ПКА  в 

течение 1, 4 и 24 часов. А также определены их водопоглощающие свойства. Как видно из 

таблицы  3,  как  степень  пропитки  ПКА,  так  и  водопоглощение  после  пропитки  имеют 

весьма  низкие  значения.  То  же  самое  можно  сказать  и  о  результатах,  полученных 

вакуумной пропиткой  

 

Таблица 4 – Результаты пропитки цементно-песочных образцов раствором полисульфида 

кальция и их водопоглощающие свойства 

 

Длительность 

и условия 

пропитки 

Водопоглощени

е 

исходного 

образца, % 

Степень 

пропитки,-.% 

Увеличение массы 

исходного образца 

после пропитки, % 

Водопоглощение 

пропитанного 

образца, % 

24, час 

1,94 

4,0 

2,5 

0,6 

Вакуумная 

пропитка, 

30 

мин. 

1.94 

4,6 

4,3 

0,4 

 

Данные  таблицы  4  показывают,  что  за  30  минут  вакуумной  пропитки  достигается 

степень  насыщения  образца  раствором  ПКА,  сравнимая  с  пропиткой  в  течение  24  часов 

ХИМИЯ ЖӘНЕ ХИМИЯЛЫҚ ТЕХНОЛОГИЯ БОЙЫНША IX ХАЛЫҚАРАЛЫҚ БІРІМЖАНОВ СЪЕЗІНІҢ ЕҢБЕКТЕРІ

 

 

93 

 

при  н.у.  Водопоглощение  ЦПО,  пропитанных  в  растворе  ПКА  лишь  незначительно 

отличается от данных для контрольных образцов. 

жүктеу/скачать 31,15 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: