Применение растворов: Что такое раствор? Как сделать раствор? Свойства растворов. Применение растворов – Виды, составы и область применения растворов в строительстве. Растворы специального назначения. Сухие смеси и их применение в строительстве — ТехЛиб СПБ УВТ

Содержание

Что такое раствор? Как сделать раствор? Свойства растворов. Применение растворов

Много ли в природе химически чистых веществ? Что представляет собой морская вода, молоко, проволока из стали – индивидуальные вещества, или же они состоят из нескольких компонентов? В нашей статье мы ознакомимся со свойствами растворов – наиболее распространенных физико-химических систем, имеющих переменный состав. Они могут содержать несколько компонентов. Так, молоко – это органический раствор, содержащий воду, капли жира, молекулы белка и минеральных солей. Что такое раствор и как его можно получить? На этот и другие вопросы мы ответим в нашей статье.

Применение растворов и их роль в природе

Обмен веществ в биогеоценозах осуществляется в виде взаимодействия соединений, растворенных в воде. Например, всасывание почвенного раствора корнями растений, накопление крахмала в результате фотосинтеза у растений, пищеварительные процессы животных и человека – все они представляют собой реакции, протекающие в химических растворах. Невозможно представить современные отрасли: космическое и авиастроение, военную промышленность, атомную энергетику без применения сплавов - твердых растворов с уникальными техническими характеристиками. Несколько газов также могут образовывать смеси, которые мы можем назвать растворами. Например, воздух - это физико-химическая система, которая содержит такие компоненты как азот, кислород, углекислый газ и т. д.

Морская вода

Что такое раствор?

Смешивая между собой сульфатную кислоту и воду, получим ее водный раствор. Рассмотрим, из чего он состоит. Мы обнаружим растворитель – воду, растворенное вещество – серную кислоту и продукты их взаимодействия. К ним относятся катионы водорода, гидросульфат - и сульфат ионы. Состав физико-химической системы, состоящей из растворителя и компонентов, будет зависеть не только от того, какое вещество является растворителем.

Наиболее распространенный и важный растворитель - это вода. Большое значение имеет и природа растворяемых компонентов. Их можно условно разделить на три группы. Это практически нерастворимые соединения, малорастворимые и хорошо растворимые. Последняя группа является наиболее важной. К ней относится большинство солей, кислоты, щелочи, спирты, моносахариды. Малорастворимые соединения тоже встречаются в природе достаточно часто. Это гипс, азот, метан, кислород. Практически нерастворимыми в воде будут металлы, благородные газы: аргон, гелий и т. д., керосин, масла.

Жидкий металл

Как количественно выразить растворимость соединения

Концентрация насыщенного раствора – наиболее важная величина, показывающая растворимость вещества. Ее выражают величиной, численно равной массе соединения в 100 г раствора. Например, дезинфицирующее медицинское средство – салициловый спирт продается в аптеках в виде 1 % спиртового раствора. Это значит, что в 100 г раствора содержится 1 грамм действующего вещества. Какую наибольшую массу хлорида натрия можно растворить в 100 г растворителя при определенной температуре? Найти ответ на этот вопрос можно с помощью специальной таблицы кривых растворимости твердых соединений. Так, при температуре 10 ⁰С можно растворить 38 г поваренной соли в 100 г воды, при 80 ⁰С - 40 г вещества. Как сделать раствор разбавленным? Нужно прилить к нему определенный объем воды. Увеличить концентрацию физико-химической системы можно, выпаривая раствор, или же, прибавляя к нему определенную порцию растворяемого соединения.

Молоко как раствор

Виды растворов

При определенной температуре система может пребывать в равновесии с растворяемым соединением в виде его осадка. В этом случае говорят о насыщенном растворе. Как сделать раствор насыщенным? Для этого нужно обратиться к таблице растворимости твердых веществ. Например, поваренную соль массой 31 г вводят в воду при температуре 20 ºС и нормальном давлении, затем хорошо размешивают. При дополнительном нагревании и введении дополнительной порции соли ее избыток обеспечивает образование пересыщенного раствора. Остывание системы приведет к процессу выпадения кристаллов хлорида натрия. Разбавленными будут называться такие растворы, в которых концентрация соединений по сравнению с объемом растворителя будет достаточной малой. Например, физиологический раствор, входящий в состав кровяной плазмы и применяемый в медицине после перенесенных хирургических вмешательств, представляет собой 0,9 % раствор хлорида натрия.

Механизм растворения веществ

Рассмотрев вопрос, что такое раствор, определим, какие процессы лежат в основе его образования. В основе явления растворения веществ мы видим взаимодействие как физических, так и химических превращений. Главную роль в них играет явление разрушения химических связей: ковалентных полярных или ионных, в молекулах растворяемого соединения. Физический аспект разрыва связей выражается в поглощении энергии. Также происходит взаимодействие частиц растворителя с молекулами растворенного вещества, называемое сольватацией, в случае водных растворов – гидратацией. Оно сопровождается не только возникновением новых связей, но и выделением энергии.

Как сделать раствор

В нашей статье мы рассмотрели вопрос, что такое раствор, а также выяснили механизм образования растворов и их значение.

СП 82-101-98 Приготовление и применение растворов строительных


СП 82-101-98

 

ПРИГОТОВЛЕНИЕ И ПРИМЕНЕНИЕ РАСТВОРОВ СТРОИТЕЛЬНЫХ

MANUFACTURING AND USAGE OF SOLUTIONS IN CONSTRUCTION INDUSTRY

Дата введения 1998-07-15

 


1 РАЗРАБОТАН АО "Тулаоргтехстрой" с участием специалистов ЦНИИСК им. В.А.Кучеренко, НИИЖБ, МИКХиС, ЦНИИЭУС, 26 ЦНИИ Минобороны России

2 ВНЕСЕН Управлением совершенствования ценообразования и сметного нормирования в строительстве Госстроя России

3 ПРИНЯТ И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ письмом Госстроя России от 17 июня 1998 г. N АБ-20-218/12

4 ВЗАМЕН СН 290-74
 

 


СП 82-101-98 разработан в соответствии с установленной Системой нормативных документов в строительстве (СНиП 10-01-94) в развитие ГОСТ 28013-98 "Растворы строительные. Общие технические условия" и взамен СН 290-74 "Инструкция по приготовлению и применению строительных растворов" с учетом накопленного опыта строительных и монтажных работ.

Настоящий СП регламентирует порядок приготовления и применения растворов строительных при возведении крупноблочных и крупнопанельных зданий и сооружений, зданий из каменных мелкоштучных изделий, растворов отделочных, специальных (инъекционных, жаростойких, кислотостойких) и перекачиваемых по трубопроводам.
 

1 ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ


Свод правил разработан в развитие и дополнение ГОСТ 28013 и входит в Систему нормативных документов в строительстве (СНиП 10-01-94).

Положения настоящего документа обязательны для органов управления, предприятий, организаций и объединений независимо от организационно-правовых форм и ведомственной принадлежности.

Требования настоящего СП распространяются на приготовление растворов, применяемых при возведении конструкций зданий из каменных мелкоштучных изделий, монтаже крупноблочных и крупнопанельных зданий и сооружений, растворов штукатурных, для крепления облицовочных плиток, специальных (инъекционных, жаростойких, кислотостойких) и растворов, перекачиваемых по трубопроводам.
 

2 НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ


В настоящем своде правил использованы ссылки на следующие документы:

СНиП 10-01-94 "Система нормативных документов в строительстве. Основные положения".

СНиП 82-01-95 "Разработка и применение норм и нормативов расхода материальных ресурсов в строительстве. Основные положения".

СНиП 2.03.11-85 "Защита строительных конструкций от коррозии".

СНиП III-4-80* "Техника безопасности в строительстве".

ГОСТ 965-89 "Портландцементы белые. Технические условия".

ГОСТ 5802-86 "Растворы строительные. Методы испытаний".

ГОСТ 6613-86 "Сетки проволочные тканые с квадратными ячейками. Технические условия".

ГОСТ 8735-88 "Песок для строительных работ. Методы испытаний".

ГОСТ 8736-93 "Песок для строительных работ. Технические условия".

ГОСТ 9179-77 "Известь строительная. Технические условия".

ГОСТ 10178-85 "Портландцемент и шлакопортландцемент. Технические условия".

ГОСТ 12730.1-78 "Бетоны. Метод определения плотности".

ГОСТ 22266-94 "Цементы сульфатостойкие. Технические условия".

ГОСТ 23732-79 "Вода для бетонов и растворов. Технические условия".

ГОСТ 24211-91 "Добавки для бетонов. Общие технические требования".

ГОСТ 25328-82 "Цемент для строительных растворов. Технические условия".

ГОСТ 28013-98 "Растворы строительные. Общие технические условия".
 

3 ОПРЕДЕЛЕНИЯ


В настоящем своде правил применяют следующие термины с соответствующими определениями.

Раствор строительный - рационально составленная, однородно перемешанная смесь вяжущего вещества (цемент, известь, гипс и др.), воды, песка и добавок, приобретающая с течением времени камневидное состояние.

Водопотребность - количество воды, необходимое для получения растворной смеси требуемой подвижности.

Растворы декоративные - растворы, применяемые при заводской отделке лицевых поверхностей строительных деталей и конструкций, а также для отделки фасадов зданий и интерьеров и отвечающие требованиям не только в отношении цвета и фактуры, но и обладающие высокой атмосферостойкостью.

Растворы жаростойкие - растворы, сохраняющие в заданных пределах свои общетехнические свойства при длительном воздействии высоких температур.

Растворы кислостойкие - растворы, обладающие наряду с необходимыми показателями общетехнических свойств способностью в течение длительного эксплуатационного периода выдерживать без разрушения агрессивное воздействие концентрированных растворов кислот.

Вязкость (внутреннее трение) - свойство растворов, характеризующее сопротивление действию внешних сил, вызывающих их течение.

Морозостойкость - способность растворов выдерживать многократное попеременное замораживание и оттаивание в водонасыщенном состоянии без признаков разрушения.
 

4 ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

 

4.1 При приготовлении и применении растворов для возведения объектов в районах с особыми природными условиями (сейсмические, вечномерзлые грунты и др.), а также с особыми эксплуатационными условиями (влажные и мокрые цехи и др.) кроме требований настоящего свода правил следует учитывать требования соответствующих строительных норм и правил и других нормативных документов.

4.2 Растворы, как правило, должны приготавливаться централизованно на растворных заводах (узлах).

Доставка растворов на объекты производится растворовозами или специально приспособленными автосамосвалами.

4.3 Составляющие растворов (вяжущие, заполнители, добавки, вода) должны удовлетворять требованиям соответствующих нормативных документов на эти материалы.

Вода для затворения растворов должна быть проверена лабораторными анализами на предмет выявления вредных примесей, препятствующих нормальному твердению вяжущего. Вода из системы питьевого водоснабжения может применяться без предварительной проверки.

Качество исходных материалов должно быть подтверждено паспортами предприятий-поставщиков или при необходимости результатами лабораторных испытаний завода - изготовителя раствора.

4.4 Растворы в период срока их годности должны обладать заданной проектной подвижностью и водоудерживающей способностью.

4.5 Растворы, расслоившиеся при перевозке, должны быть перемешаны до подачи на рабочее место. Применение схватившихся растворов, не обладающих заданной подвижностью, не допускается. Также не допускается добавлять воду и цемент в схватившиеся растворные смеси.

4.6 При производстве работ в жаркую и сухую погоду (при относительной влажности воздуха менее 50% и температуре выше 30 °С) должны обеспечиваться влажностные условия твердения растворов за счет введения в их состав специальных добавок (извести, глины и др.) и смачивания водой каменных стеновых материалов, а также поверхностей крупных блоков и панелей, соприкасающихся с раствором монтажных швов.
 

5 РАСТВОРЫ ДЛЯ КАМЕННЫХ КЛАДОК И МОНТАЖА КРУПНОБЛОЧНЫХ И КРУПНОПАНЕЛЬНЫХ БЕТОННЫХ И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ИЗДЕЛИЙ И КОНСТРУКЦИЙ

 

5.1 Растворы для каменных кладок и монтажа крупноблочных и крупнопанельных бетонных и железобетонных изделий и конструкций подразделяются:

5.1.1 По плотности в сухом состоянии на:

тяжелые - плотностью 1500 кг/м и более;

легкие - плотностью менее 1500 кг/м. 

 

5.1.2 По виду вяжущих на:

простые - цементные, известковые и др.;

сложные - цементно-известковые, цементно-глиняные и др.

5.1.3 По прочности на сжатие на марки:

4; 10; 25; 50; 75; 100; 150; 200; 300. 

Марка раствора определяется испытанием на сжатие образцов в соответствии с ГОСТ 5802.

5.2 Средние значения прочности растворов на сжатие цементных и смешанных в различные сроки (до 90 суток) в % их прочности в возрасте 28 суток при температуре твердения 20±3 °С приведены в таблице 1.

Таблица 1 

 

             

Возраст, сут 

3

7

Применение растворов - Справочник химика 21

    В перманганатометрии применяют также растворы восстановителей— соли Ре(И), щавелевую кислоту и некоторые другие — для определения окислителей методом обратного титрования. Соединения Ре(II) на воздухе медленно окисляются, особенно в нейтральном растворе. Подкисление замедляет процесс окисления, однако обычно рекомендуется перед применением раствора Ре(II) в анализе проверить его титр. Оксалаты и щавелевая кислота в растворе медленно разлагаются  [c.273]
    Каково практическое применение растворов полимеров Рассмотрите факторы, обеспечивающие агрегативную устойчивость дисперсных систем прн стабилизации их полимерами. [c.155]

    При использовании портланд-цемента в качестве связующего полученные на его основе таблетки складывают в кучи и периодически (до 12-и раз в сутки) обрызгивают и лишь после выдерживания в этих условиях до трех суток их направляют на прокаливание. Гранулы, сформованные с применением раствора крахмала и стеарата магния, перед высокотемпературной прокалкой лишь просушивают 4—12 ч при температуре 200° С. Аналогично отвердение катализатор, полученный на основе закиси никеля, окиси магния, гидрата окиси алюминия. После длительной (до 5 суток) просушки гранул на воздухе следует многочасовое выдерживание их в среде водяного пара при температуре 250° С под давлением. Иногда в поток водяного пара вводят водород, что позволяет одновременно восстанавливать катализатор, если температуру повысить до 750° С, [c.23]

    В методах химической конденсации вещество коллоида получается с помощью той или иной химической реакции и выделяется ири этом в коллоидном состоянии. Эти методы основаны большей частью на таких взаимодействиях в растворах, которые приводят к образованию вещества в условиях, когда оно нерастворимо. Образуясь первоначально в молекулярно-дисперсной форме, оно стремится выделиться из раствора в осадок. Необходимо так подобрать условия проведения реакции (концентрация реагирующих веществ, pH среды, последовательность операций, температура, перемешивание и пр.), чтобы процесс агрегации, т. е. соединения молекул в более крупные частицы, прекращался на определенной стадии во избежание слипания частиц. Обычно этому способствует применение растворов достаточно низкой концентрации и медленное смешение их. [c.530]


    В результате образования комплексов с компонентами нормального строения водный раствор становится все более разбавленным и содержание мочевины в нем уменьщается, что неблагоприятно влияет на положение равновесия. Поэтому необходимо или непрерывно добавлять свежую мочевину для поддержания насыщенного водного раствора, или проводить процесс с применением раствора мочевины, [c.56]

    Этот способ этерификации в присутствии аммиака оказался особенно удобным при взаимодействии сульфохлоридов с алифатическими спиртами, так как в случае применения растворов едких щелочей реакция протекает с плохим выходом. [c.419]

    Соотношение компонентов морозоустойчивых растворов можно определить по табл. 7. При применении растворов хлористого нат- [c.36]

    Если же щелочное плавление проводится в открытых котлах с применением раствора едкого натра, который подвергается предварительному упариванию, определение (Зз сводится к вычислению теплоты испарения воды из щелочного раствора. Эго вычисление может быть сделано по методу, описанному в главе I, однако для практических расчетов удобнее пользоваться [c.331]

    В литературе имеются указания [241] о возможности использования метода экстрактивной ректификации с применением раствора минерального вещества в качестве разделяющего агента для разделения смесей близкокипящих алифатических спиртов, а также для выделения спиртов из смесей, содержащих кетоны, альдегиды и эфиры. [c.212]

    Эта формула правильна только для случая, когда применяются стандартные, описанные выше н растворы, 1 мл которых соответствует 0,001 г серы. При применении растворов других концентраций, например н, расчеты усложняются, поэтому но стандартному методу США работать с такими растворами не рекомендуется. [c.394]

    Раствор щелочи пропускают через насадочную башню при 38— 65 °С. Следует избегать применения растворов концентрацией менее 2%, поскольку при этом образуется чрезвычайно ядовитый оксид фтора (РгО). Это соед

Применение растворов в медицине — Лор и Простуда

В современной медицине довольно широко применение физиологического раствора. Его используют для восполнения водного баланса, детоксикации, разведения лекарственных препаратов, промывания ран и т. д. Что же представляет из себя физиологический раствор? Какие виды физиологического раствора существуют? Как приготовить физраствор в домашних условиях? Как осуществляют ингаляции с физраствором? Ответы на данные вопросы вы сможете отыскать в настоящей статье.

Физиологический раствор

Под физиологическим раствором понимают водные растворы солей в такой концентрации, чтобы осмотическое давление раствора было равно внутриклеточному осмотическому давлению организма. Таким образом поддерживается баланс осмотического давления между раствором и тканями организма. Физиологический раствор еще называют изотоническим. В изотоническом растворе молекулы воды выделяются и поглощаются клеткой в равной мере, что обеспечивает нормальное ее функционирование. Помимо физиологического раствора существуют также гипертонический раствор с повышенным содержанием солей и гипотонический раствор с пониженным содержанием солей. Гипертонический раствор способствует выходу воды из клетки, а гипотонический раствор способствует накоплению жидкости в клетке.

Существует множество растворов, которые можно назвать физиологическими, но наиболее распространенным является раствор хлорида натрия в концентрации 0.9%. Данный раствор не содержит ничего кроме соли (хлорида натрия) и воды. Он представляет из себя бесцветную прозрачную жидкость слегка соленую на вкус.

Также в медицинской практике используют следующие физиологические растворы:

Данный раствор содержит несколько солевых компонентов, помимо дистиллированной воды в него входят хлорид натрия, хлорид калия, хлорид кальция. Благодаря многокомпонентной основе раствор Рингера более схож по электролитному составу с плазмой крови, чем простой водный раствор натрия хлорида 0.9%.

Данный раствор является модификацией раствора Рингера, к известному составу добавлены: глюкоза и гидрокарбонат натрия. Данный раствор регулирует не только водно-солевой баланс, но

Тема 49. Материалы для применения растворов.

Строительным раствором называют искусственный каменный материал, полученный в результате затвердевания правильно подобранной смеси вяжущего вещества, воды, мелкого заполнителя (песка) и в необходимых случаях различных добавок (минеральных, поверхностно-активных, химических и др.). Смесь этих материалов до затвердевания называют растворной смесью.

Кладочные растворы используют в зависимости от расчетных напряжений и условий эксплуатации кладки.

Монтажные растворы. При монтаже стен горизонтальные швы между панелями из тяжелого бетона заполняют раствором марки не ниже Ml00; из легкого бетона - не ниже М50.

Штукатурные растворы. В строительстве наиболее часто применяется монолитная штукатурка, получаемая из штукатурных растворов. Штукатурное покрытие состоит из двух или более слоев.

Цементные растворы применяют для наружных штукатурок, подвергающихся систематическому увлажнению (наружные стены, карнизы и т. п.), и внутренних - в помещениях с относительной влажностью воздуха свыше 60 %.

Цементно-известковые растворы применяют при оштукатуривании как фасадов зданий (конструкций, не подвергающихся систематическому увлажнению), так и внутренних помещений.

Защитно-декоративные растворы и составы предназначены для наружной и внутренней отделки различных пористых поверхностей, выполнения штукатурных и шпатлевочных работ.

Растворы специального назначения. Гидроизоляционные (водонепроницаемые) растворы - обычные жирные растворы состава 1 : 1-1 : 3,5, в которые вводят уплотняющие (сульфат алюминия, нитрат кальция, хлорид железа, битумную эмульсию, водорастворимые смолы) или водоредуцирующие (пластифицирующие) добавки.

Кислотоупорные растворы. Это растворы на кислотоупорном жидкостекольном вяжущем, применяемые для устройства антикоррозионных покрытий конструкций, которые в процессе эксплуатации подвергаются воздействию кислот.

В составе растворов нет крупного заполнителя, поэтому в сущности они представляют собой мелкозернистые бетоны.

Общие закономерности, характеризующие свойства бетона в принципе применимы и к растворам.

Однако при использовании растворов надо учитывать две особенности. Во-первых, их укладывают тонкими слоями (1...2 см), не применяя механического уплотнения. Во-вторых, растворы часто наносят на пористые основания (кирпич, бетон, легкие камни и блоки из пористых горных пород), способные сильно поглощать воду. В результате этого изменяются свойства раствора, что необходимо учитывать при определении его состава.

Приготовление растворов. Растворы выпускаются в виде готовых к применению или сухих смесей, затворяемых перед использованием водой.Составы строительных растворов, подбирают по таблицам, а качество полученных растворов проверяют лабораторными испытаниями.

Основные свойства строительных растворов – прочность и морозостойкость. Прочность затвердевшего раствора зависит от активности вяжущего, водоцементного отношения, длительности и условий твердения (температуры и влажности окружающей среды).

По назначению строительные растворы бывают кладочные (для каменной обычной и огнеупорной кладки, монтажа стен из крупноразмерных элементов), отделочные (для оштукатуривания помещений, нанесения декоративных слоев на стеновые блоки и панели), специальные, обладающие особыми свойствами (гидроизоляционные, акустические, рентгенозащитные).

Декоративные рас­творы для отделочных работ. Растворы для декоративных штукатурок состоят из вяжущего, заполнителей и красящих веществ — пигментов. Заполнителями в декоративных растворах выступают обычно дробленые горные породы, кварцевые пески. В растворы можно вводить различные декоративные добавки: слюду— до 1 % от массы вяжущего, измельченное стекло — до 10% и др.

цветных штукатурок основным вяжущим является известь, а красящим веществом — пигменты. В некоторых случаях для придания цветным известковым штукатуркам определенного цвета вводят молотые породы или различные пески.

Декоративные цветные растворы применяют для заводской отделки лицевых поверхностей стеновых панелей и крупных блоков, для оштукатуривания фасадов зданий и элементов городского благоустройства, выполнения внутренних цветных штукатурок общественных зданий.

Строительные растворы классифицируют по плотности, виду вяжущего, составу и назначению.

По средней плотности различают растворы тяжелые, плотностью более 1500 кг/м3, и легкие, плотностью менее 1500 кг/м3.

По виду вяжущего растворы бывают известковые, глиняные, гипсовые, цементные, известково-цементные, известково-гипсовые, цементно-глиняные и др. В зависимости от свойств вяжущего растворы подразделяют на воздушные, твердеющие в воздушно-сухих условиях (например, известковые, гипсовые, глиняные), и гидравлические, начинающие твердеть на воздухе и продолжающие твердеть в воде или во влажных условиях.

По составу растворы делят на простые и сложные (смешанные). Растворы, приготовленные на одном вяжущем, заполнителе и воде, называют простыми. Составы простых растворов обозначают двумя числами. Например, известковый раствор 1:4 (1извести/4 заполнителя (песка)). Растворы, приготовленные на нескольких вяжущих, заполнителе и воде, называют сложными, или смешанными. Составы сложных растворов обозначают тремя числами. (1извести,1цемента, 9заполнителя).

Один из видов декоративно-отделочных работ - это декоративные штукатурки, при которых декоративная поверхность образуется после нанесения и последующего твердения растворов. Наиболее характерными декоративными штукатурками являются:

а) отделочная штукатурка, декоративность поверхности которой достигается фактурой. Она может быть гладкой или шероховатой и иметь какой-либо особый рисунок;

б) цветная штукатурка, декоративность которой достигается окраской штукатурного раствора;

в) сграффито, орнаментально-цветная поверхность штукатурки, образующаяся путем выцарапывания орнамента на цветной штукатурке;

г) глянцевая штукатурка, декоративность поверхности которой заключается в ее белизне и глянце, что приближает ее к мраморной облицовке.

Основные свойства строительных растворов – прочность и морозостойкость. Прочность затвердевшего раствора зависит от активности вяжущего, водоцементного отношения, длительности и условий твердения (температуры и влажности окружающей среды). При укладке растворных смесей на пористое основание, способное интенсивно отсасывать воду, прочность затвердевших растворов значительно выше, чем тех же растворов, уложенных на плотное основание. Прочность раствора характеризуется его маркой. Марку раствора устанавливают по пределу прочности при сжатии образцов в виде кубов размером 70,7х70,7х70,7мм или балочек размером 40х40х160мм, изготовленных из растворной смеси после 28-суточного твердения их при 15– 25оС. Для строительных растворов предусмотрены следующие марки: 4, 10, 25, 50, 75, 100, 150, 200 и 300. Морозостойкость затвердевшего раствора характеризуется следующими марками: Мрз 10, 15, 25, 35, 50, 100, 150, 200 и 300. Требуемую марку раствора получают расчетом и подбором состава. Проверяют морозостойкость раствора путем испытания образцов-кубов в морозильных камерах.

Виды: Цем.р-ры,изветковые,глиняные,смешанные(известково-глиняные,изв-шлаковые) Для регулирования свойств бетона и экономии цемента применяют различные добавки в бетон. Их подразделяют на 2 группы: 1. Химические вещ., добавляемые в небольших кол-х (0,1-2 % массы цемента) 2. Тонкомолотые материалы (2-50%). К ним относят золы, молотые шлаки, пески, отходы камнедробления. Наибольшее применение находят хим добавки. Они бывают: 1. Добавки, регулирующие свойства бетонных смесей2. Добавки, рег. Схватывание бетонных смесей и твердение бетона.3. Добавки, рег. Плотность и пористость бет. Смеси и бетона.4. Добавки, придающие бетону спец. св-ва.

Применение

Некоторые лекарственные препараты применяются в коллоидной форме. Препараты серебра (прошаргол, колларгол) используются в медицине исключительно в коллоидной форме. Введение в организм лекарства в каллоидной форме локализует его действие и увеличивает срок его действия на больной орган, так как такое вещество выводится из тканей организма гораздо медленнее, чем, если бы оно было введено в виде обычного раствора.

Растворы Растворы в природе. Теории растворов

Растворы в природе и жизнедеятельности играют огромную роль. Воздух (загрязненный) - N2, О2, СО2 и другие вещества, морская вода – Н2О + Nа+ , Мg2+, СГ, S042- и т.д. Человеческий организм содержит множество различных растворов; простые растворы солей и кислот; сложная дисперсия - кровь. Растворы могут существовать в любом агрегатном состоянии, но обязательно состоят из одной фазы. Естественно, что на разных этапах развития человечества проблема познания природы растворов решалась разными способами. Первый этап в познании природы растворов нашел отражение в философских высказываниях древних греков, второй - в работах алхимиков средних веков, третий - в работах Д. И. Менделеева и его последователей.

Нельзя не согласиться с известным историком химии П. Вальденом, который утверждал, что на протяжении многих веков история химии является историей вопроса о природе растворов, ибо основные реакции протекают именно в растворах. В средние века родился известный лозунг алхимиков "Соrроrа nisi soluta non аgunt" ("Только растворенные вещества взаимодействуют"). В настоящее время большинство химических реакций - это реакции в растворах, поэтому познание природы растворов необходимо с научной и практической точки зрения.

Во второй половине XIX в. в науке существовало две точки зрения на природу растворов. Согласно первой раствор уподоблялся газовой смеси, то есть растворитель и растворенное вещество, образуя раствор, не меняют своей природы (физическая теория). Вторые считали раствор химическим соединением (химическая теория). Имелась и промежуточная теория. Так, Г. И. Гесс полагал, что те растворы, из которых после испарения растворителя выделяется вещество, не содержащее молекул растворителя (вода), принадлежат к группе так называемых физических растворов, а растворы, из которых кристаллизуются кристаллосольваты (кристаллогидраты) являются химическими соединениями.

Д. И. Менделеев для выработки единой точки зрения на природу растворов применил метод исключения. Чтобы исключить химическую теорию, он указал на неприменимость к растворам законов постоянства состава и кратных отношений. Для доказательства несостоятельности физической теории он использовал собственные экспериментальные данные и результаты исследования других ученых. Изучая спиртоводные смеси и плотности растворов вообще, он сформулировал важный тезис: объемы растворов не являются аддитивными величинами по отношению к объемам растворителя и растворенного вещества. Он также указал на факт изменения окраски раствора по сравнению с окраской растворителя и растворенного вещества, что указывало на какие-то существенные изменения, происходящие в природе вещества при его растворении. Физическая теория не могла объяснить эти факты. Но самое существенное доказательство неправомочности физической теории на растворы - это сам процесс растворения. Как можно понять растворение вещества, если не предположить взаимодействия растворителя с растворенным веществом? Для того чтобы растворить кристалл, надо разрушить его кристаллическую решетку, а для этого необходима энергия. Откуда берется эта энергия, если не в результате взаимодействия веществ? Для создания своей концепции Д. И. Менделеев использовал работы Сент-Клэр Девилля, который впервые ввел понятие об обратимости химических реакций. Если S-молекула растворителя, а R-молекула растворяемого вещества, то в простейшем случае можно записать уравнение:

S + R→ SR

Так записывается равновесие, которое характеризует раствор в представлении Д.И. Менделеева. Точнее это равновесие записывается следующим образом:

mS + пR.← SxRа + SyRβ + SzRУ+ ...

Таким образом, раствор - это сложная, термодинамически устойчивая химическая система, образованная растворителем, растворенным веществом и продуктами их взаимодействия.

Основываясь на приведенных уравнениях, Д. И. Менделеев объединил две теории на природу растворов, так как левая часть уравнений может символизировать физическую теорию, а правая - химическую. Он написал (1887 г.): "Растворы представляют жидкие ассоциированные системы, образованные частицами растворителя, растворенного вещества и тех определенных нестойких, но экзотермических соединений, которые между ними происходят, одного или нескольких, смотря по природе составляющих начал". В настоящее время обратимость реакций в растворах доказана экспериментально.

Основными компонентами раствора являются растворитель (дисперсионная среда) и растворенное вещество (дисперсная фаза). Это деление чисто условно. Если раствор образуется при смешивании компонентов одинакового агрегатного состояния, то растворителем считается компонент, которого в растворе больше. В остальных случаях растворителем обычно является жидкость или компонент агрегатное состояние которого не меняется при образовании раствора.

Механизм процесса растворения

Д. И. Менделеев писал: "Для полного понимания растворов необходимо признать равноправие всех компонентов, составляющих систему. Игнорировать растворитель, рассматривать его как инертную среду, недопустимо. Необходимо учитывать все типы взаимодействия между всеми видами частиц". При растворении происходит изменение структуры и свойств как растворенного вещества, так и растворителя. Между ними имеет место диполь - дипольное, ион - дипольное и другие взаимодействия. При этом возникают донорно-акцеп-торные, водородные и другие типы связей. Все виды взаимодействия между частицами Каблуков И. А. назвал сольватацией, а получающиеся продукты - сольватами, а в случае водных растворов - гидратацией и гидратами. Все эти процессы приводят к установлению равновесия в системе (∆G=0). Таким образом: истинные растворы - это гомогенные, равновесные, многокомпонентные системы, достигшие минимума ∆G за счет всех видов взаимодействия между всеми видами частиц.

Растворы представляют собой дисперсные системы, в которых частицы одного вещества равномерно распределены в другом.

Тепловые эффекты при растворении

Растворение обычно сопровождается заметным тепловым эффектом (эндо- или экзотермическим), изменением объема (общий объем раствора не равен сумме объемов компонентов) иногда изменением окраски и т.п. Так растворение твердых веществ в жидкостях можно рассматривать как фазовый переход из твердого в жидкое состояние, то есть аналогичен процессу плавления - процесс эндотермический (∆Н > О, S > 0). При растворении в жидкостях газов и жидкостей (процесс аналогичен процессу конденсации) происходит выделение теплоты (∆Н < О, S < 0). С термодинамической точки зрения растворение всегда сопровождается убылью энергии Гиббса. При этом независимо от знака изменения энтальпии при растворении всегда G < 0, так как переход вещества в раствор сопровождается значительным возрастанием энтропии вследствие стремления системы к разупорядочению. Общий тепловой эффект равен

H растворения = ∆Н фаз. пер. + ∆H сольват.

Ненасыщенные, насыщенные и пересыщенные растворы

При растворении твердого кристаллического вещества (например, сахара) в воде идут два взаимно противоположных процесса - растворение и кристаллизация, которые сопровождаются определенной скоростью (υр и υкр). Система, в которой υР больше υкр называется ненасыщенной . Это растворы, в которых при данных условиях может растворяться данное вещество. Система, в которой υр = υкр называется насыщенной, т.е. раствор, который находится в равновесии с избытком растворенного вещества (в котором при данных условиях невозможно дальнейшее растворение вещества). Ненасыщенные и насыщенные растворы являются термодинамически устойчивыми системами. Раствор, содержащий больше растворенного вещества, чем это определяется его растворимостью, называется пересыщенным. Пересыщенный раствор представляет собой неустойчивую, метастабильную систему. При любом внешнем воздействии в системе происходят необратимые изменения, сопровождающиеся осаждением избыточного количества растворенного вещества. Это явление часто используют для очистки веществ перекристаллизацией.

свойства, правила приготовления, состав, соответствие требованиям ГОСТ, назначение и применение

В процессе бурения применяются специальные растворы для вымывания шлама и продуктов разработки местной породы. Эта операция необходима для повышения эффективности механического воздействия буровой установки и расчистки забоя. Вымывание производится с помощью тампонажных растворов, которые готовятся по специальным технологиям.

Назначение буровых смесей

Подача тампонажного раствора

Циркуляция воды в скважине способствует прочистке отверстия, чем помогает бурительному и заделочному процессам. При условии, что используется активный состав с дополнительными эксплуатационными свойствами, можно рассчитывать на целый ряд других эффектов, среди которых следующие:

  • Образование фильтрационной корки на стенах открытого ствола. В результате укрепляются неустойчивые отложения, глинистые породы и сыпучие пласты.
  • Создается противодействие поровому давлению.
  • На забойную силовую установку и долото транслируется дополнительная гидравлическая энергия.
  • Буровые и тампонажные растворы транспортируют разработанную породу и после завершения циркуляции удерживают эту массу во взвешенном состоянии.
  • Предотвращаются риски возникновения осложнений, дифференциальных прихватов, нефтегазопроявления и поглощения скважины.
  • Предупреждаются обвалы и осыпи.
  • Оказывается смазывающее воздействие на буровое оборудование.
  • Обеспечиваются охлаждение и смазка инструмента.

Основа для состава тампонажной смеси

Основа тампонажного раствора

Для создания буровых растворов применяются пластические и тонкодисперсные глины с минимальными включениями песка, которые вместе с водой могут образовывать вязкую суспензию с длительным периодом оседания. При разработке газовых и нефтяных скважин специалисты рекомендуют использовать щелочные виды монтмориллонитовых глин, а также глинопорошки. Кроме того, в состав тампонажного раствора входит техническая вода, гидрогели и солевые компоненты. Современные смеси включают инвертную эмульсию, известково-битумные основы и полимерные компоненты. Соотношения между ингредиентами и конкретный их набор зависит от эффекта, который необходимо достичь, и условий применения раствора. В любом случае к нежелательным компонентам относятся примеси наподобие гипса и растворимых минералов, которые понижают стабильность вязкого глинистого сырья.

Правила создания раствора

Приготовление буровой смеси

Приготовление тампонажных смесей производится с помощью цементосмесительных агрегатов в соответствии с регламентированными режимами. В зависимости от поставленных задач и применяемого сырья в схему приготовления могут вводиться разные технологические решения. К примеру, если используется лежалый цемент, то необходимо предусмотреть его активацию. Сухая смесь в емкость подается при стабильной работе водоподающего насоса. Совмещение жидкости и сухих компонентов должно производиться в условиях поддержания давления на уровне 12-15 МПа. Это оптимальная среда для приготовления тампонажных растворов с точки зрения затворения и схватывания структуры. Далее необходимо выждать период стабилизации смеси, для которой предусматривается специальный режим в цементосмесительной машине.

Свойства тампонажных смесей

Технико-эксплуатационные свойства буровых смесей определяются подобранной рецептурой и на практике применения определяют качества взаимодействия с материалами пластов скважины. Учитываются следующие свойства тампонажного раствора:

  • Водоотдача. В условиях перепадов давления происходит процесс водоотделения от активной фазы раствора. В зависимости от параметров ствола скважины показатель скорости водоотдачи может быть разным, корректируется индивидуально. Например, если планируется укрепление конструкции, то водоотдача раствора должна быть близка к нулю.
  • Седиментационная стойкость. Процесс отделения воды от раствора, при котором цементная масса движется вниз, а жидкость – вверх.
  • Загустевание. Определяется множеством факторов, среди которых степень помола компонентов раствора и наличие материалов, повышающих вязкость. На стимуляцию этого свойства влияет увеличение доли воды, а на понижение – стороннее тепловое воздействие.
  • Схватывание. Как правило, технологи стремятся повышать это качество до максимума в конкретных условиях. Для этого используется наращивание температуры с давлением, а также изоляция ствола в условиях повышенной влаги.

Модификация свойств буровой смеси

Добавки для тампонажного раствора

Корректировка тех или иных качеств не всегда возможна обычными средствами и материалами, поэтому целесообразнее использовать специальные присадки и добавки, которые эффективно и точечно изменяют нужные свойства. В их числе отмечаются следующие модификаторы:

  • Карбонат натрия. Используется для сокращения времени схватывания. С помощью данного ускорителя получают быстросхватывающиеся растворы, пригодные для использования при температурах до 55-65 °С.
  • Бентонит. Увеличивает показатель начальной подвижности промывочного раствора, оптимизируя мероприятия по его закачке. Этот модификатор рекомендуется использовать применительно к тампонажным растворам, плотность которых варьируется от 1,5 до 2,2 г/см3.
  • Гипсоцементные суспензии. Улучают способность раствора к водоотдаче. Основа становится более стойкой к растворению в воде. Для промывочных составов использование суспензий бессмысленно, однако в целях укрепления ствола – вполне допустимо.
  • Цементно-смолистые добавки. Разновидность пластификатора с эпоксидными смолами, которые применяются для промывки скважин с осложнениями водоносных пластов.
Фильтрация тампонажного раствора

В практике применения обычно выделяют следующие виды тампонажных смесей:

  • Буровой лигнитовый. Раствор на щелочной основе, который модифицируется лигнитами.
  • Известково-битумный раствор. В качестве основы используются нефтепродукты – комбинация дисперсионной среды из нефти или дизельного топлива, а также битума и оксида кальция в качестве дисперсной фазы.
  • Облегченная смесь для промывки. Представляет собой уменьшенный в массе тампонажный раствор с минимальными показателями плотности. Используется при разработке скважин с низким давлением пластов.
  • Полимерный раствор. В основе состава находится вода, содержащая высокомолекулярные линейные полимеры. Обычно используется в процессах бурения крепких пород.

Проверка на соответствие ГОСТу

Согласно ГОСТу 26798.1-96, параметры буровых растворов определяются без учета возможных воздействий, которые могут иметь место в процессе эксплуатации материала в реальных условиях с подключением обсадных колонн. На соответствие нормативам проверяется время загустевания смеси, плотность и вязкость. При этом для разных составов и технические показатели, и перечень критериев оценки могут меняться. Так, для определения свойств расширения и прочности в случае с тампонажным цементным раствором используется ГОСТ 1581-96, требующий, чтобы испытания проводились при температуре окружающей среды порядка +30 °С. В процессе затвердевания смесей цементного камня в ограниченном объеме показатели прочности могут быть выше, чем при использовании аналогичной по составу массы при заполнении скважины. И, напротив, проницаемость раствора понижается.

Технология применения тампонажной смеси

Бурение с тампонажным раствором

Для использования буровых растворов используется специальное оборудование, обеспечивающее техническую возможность операций циркуляции. В процессе применение тампонажные растворы совершают следующий технологический цикл:

  • Состав замешивается и хранится в специальной емкости.
  • Насосное оборудование через колонну бурильного трубопровода начинает перекачку раствора из емкости в скважину.
  • По трубам смесь направляется к забою скважинного ствола, где долото бурильной установки разрабатывает очередной слой породы.
  • Раствор возвращается на поверхность, неся с собой частицы породы, отделенные долотом.
  • По затрубу масса поднимается вверх, проходя между бурильной трубой и стенами скважины.
  • На поверхности выполняется операция фильтрации и очистки раствора от шлама. Для этого применяют вибрационное сито.

Заключение

Применение бурового раствора

Тампонажные смеси являются необходимым расходным материалом при разработке и обустройстве скважин. Однако неправильное их использование вместе с положительными эффектами может повлечь и негативные последствия. В частности, ошибки при изготовлении тампонажного раствора в дальнейшем могут обернуться обвалами породы и даже повреждением бурового оборудования. Поэтому изначально составляется проект промывки, состав которой тщательно рассчитывается. В целом же необходимо определить, каким будет объем сухих компонентов, воды, общее количество смеси, характеристики цементировочных агрегатов и т. д.

About Author


admin

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о