Розглядається застосування мікроскопічного методу для оцінки довговічності облицювальних виробів з природнього каменю в залежності від технологій видобутку сировини.Рассматривается применение микроскопического метода для оценки долговечности облицовочных изделий из природного камня в зависимости от технологий добычи сырья.The application of the  microscopic  method  for the  estimation of  life  facing products  made of natural stone, depending on the technology of production of raw materials

Горобчишин, О. В.

Зуєвська, Н. В.

Табунщик, Л. С.

Ukrainian

Scientific hub Dnipro University of Technology

  133 УДК  622.02 © Н.В. Зуєвська, О.В. Горобчишин, Л.С. Табунщик  ЗАСТОСУВАННЯ МІКРОСКОПІЧНОГО МЕТОДУ ДЛЯ ОЦІНКИ  ДОВГОВІЧНОСТІ ОБЛИЦЮВАЛЬНИХ ВИРОБІВ З ПРИРОДНЬОГО КАМЕНЮ В ЗАЛЕЖНОСТІ ВІД ТЕХНОЛОГІЇ ВИДОБУТКУ  СИРОВИНИ  Розглядається застосування мікроскопічного методу для оцінки довговічності облицюва-льних виробів з природнього каменю в залежності від технологій видобутку сировини. Рассматривается применение микроскопического метода для оценки долговечности обли-цовочных изделий из природного камня в зависимости от технологий добычи сырья. The application of the microscopic method for the estimation of life facing products made of natural stone, depending on the technology of production of raw materials.  Вступ. Найвідоміші стародавні споруди із граніту, мармуру або вапняку збереглися до наших днів, переживши цілі епохи. Але таких споруд небагато і “вижили” вони завдяки постійній турботі про них вчених-реставраторів. Вже в давнину будівельники знали, що кам'яні споруди потребують захисту. Зодчі Стародавньої Греції і Риму активно використовували фарбування як засіб захи-сту. В XVI столітті з такою метою застосовували вапняну побілку.  Взагалі довговічність природних кам'яних матеріалів залежить від ком-плексу фізичних, механічних і хімічних властивостей гірської породи - її пори-стості, водопоглинання, морозостійкості, міцності, хімічної стійкості. На довговічність природного каменю впливають кліматичні, механічні, хімічні та біологічні фактори. Негативний вплив кліматичних факто-рів обумовлений зволоженням атмосферними опадами, міграцією і випарову-ванням вологи, різкими коливаннями температури. Процеси корозії прогресу-ють, якщо кам'яний матеріал містить не атмосферостійкі мінерали, має підви-щену пористість і шорстку поверхню. Ціль досліджень: оцінка впливу тріщинуватості та глибини тріщин на довговічності облицювальних виробів з природнього каменю. Виклад основного матеріалу досліджень. Мікроскопічні методи дослі-дження - способи вивчення різних об'єктів за допомогою мікроскопа. У біології та медицині ці методи дозволяють вивчати будову мікроскопічних об'єктів, ро-зміри яких лежать за межами роздільної здатності ока людини. Основу мікрос-копічного методу становить світлова та електронна мікроскопія. У практичній та науковій діяльності лікарі різних спеціальностей - вірусологи, мікробіологи, цитологи, морфологи, гематологи та інші крім звичайної світлової мікроскопії використовують фазово-контрастну, інтерференційну, люмінесцентну, поляри-заційну, стереоскопічну, ультрафіолетову, інфрачервону мікроскопію. В основі цих методів лежать різні властивості світла. При електронній мікроскопії зо-браження об'єктів дослідження виникає за рахунок спрямованого потоку елект-ронів.    Для світлової мікроскопії та заснованих на ній інших мікроскопічних методів дослідження визначальне значення крім роздільної здатності мікроско-  134 па має характер і спрямованість світлового променя, а також особливості дослі-джуваного об'єкта, який може бути прозорим і непрозорим. Залежно від влас-тивостей об'єкта змінюються фізичні властивості світла - його колір і яскра-вість, пов'язані з довжиною і амплітудою хвилі, фаза, площину і напрям поши-рення хвилі. На використанні цих властивостей світла і будуються різні мікрос-копічні методи дослідження.  В нашій роботі ми спираємося на дослідження В.А. Александрова, акаде-міка інституту надтвердих матеріалів імені В.Н. Бакуля, який використовував мікроскопічний  метод для вивчення робочої поверхні алмазно-абразивного ін-струмента. До основних параметрів, які характеризують робочу поверхню ін-струмента, відноситься форма, геометрія і робочий стан зерен, розподілення зе-рен і відстань між ними в об’ємі алмазного шару і на поверхні робочих елемен-тів, розподіл зерен по виступанню над рівнем зв’язки. Для цього В.А. Алексан-дров використовував мікроскоп поляризаційний МІН-8,який зображений на рис.1, який призначений для дослідження прозорих препаратів в (звичайному або поляризованому) світлі в коноскопіческом і ортоскопіческом ході променів.    Рис. 1. Зображення мікроскопа МІН-8   Мікроскоп може застосовуватися для різних робіт у галузі мінералогії, петрографії, мінераграфії, а також у галузі біології та хімії. Мікроскоп спільно з освітлювачем ОІ-12 може бути застосований для дослідження непрозорих об'є-ктів у відбитому світлі (як в поляризованому, так і звичайному). З мікро фото-насадкою типу МФН мікроскоп забезпечує можливість фотографування дослі-джуваних об'єктів. Крім того, конструкція мікроскопа дозволяє вести роботу зі столиком Федорова, пристроєм для спостереження методом фазових контрастів КФ -1 і конденсором темного поля ОІ- 13. В наших дослідженнях застосовувався мікроскопічний метод з метою оцінки тріщинуватості природніх каменів. Для цього було використано стенд,   135 який складається з мікроскопа Ломо Метам Р-1 з CCD відеокамерою Digital KOCOM при збільшенні об'єктивів в 175, 360 і 900 разів (рис.2).    Рис. 2. Зображення стенду  Також наша робота полягала у виявленні відсоткового складу тріщин в зразках, які були добуті різними способами: за допомогою зриву та канатного різання. На зразках була обрана площа 2×2 см, за допомогою мікроскопа вияв-ленні всі тріщини. Далі ми знаходили площу тріщин, для цього ми використо-вували унікальний та коштовний сучасний скануючий електронний мікроскоп ZEISS EVO 50XVP виробництва фірми ZEISS, укомплектованого енергодиспе-рсійним аналізатором рентгенівських спектрів INCA450 з детектором INCAPentаFETx3 та системою HKL CHANNEL-5 для дифракції відбитих елек-тронів виробництва фірми OXFORD (рис. 3).    Рис. 3. Зображення мікроскопа  ZEISS EVO 50XVP  Устаткування призначене для визначення локального та середнього якіс-ного та кількісного складу неорганічних зразків, а також для отримання і обро-  136 бки зображень при збільшенні до 300000 разів широкого класу об'єктів: фарма-цевтичних, текстильних, медичних, біологічних та ін.  Основні технічні характеристики растрового електронного мікроскопу   ZEISS EVO 50XVP  Просторова роздільна здатність при 30 кВ: катод LaB6    2 нм;  катод W      3 нм; Прискорююча напруга  діапазон: 0.2 – 30 кВ; Струм зонду  діапазон: 1 рА – 3 mА; Стабільність електронного пучка краща 0.2 %/ч.    Збільшення від 5 до 1 000 000х, неперервно змінюється у режимах грубо-го та точного регулювання  За допомогою мікроскопа Ломо Метам Р-1 визначаємо глибину тріщини в залежності від технології видобутку сировини: при зриві вона досягається 900 мкм, а при канатному різанні максимум 300 мкм, де 100 мкм дорівнює 0,1 мм. В таблиці наведено зображення глибини тріщини при різних способах ви-добування.  Таблиця Глибина тріщин в залежності від способу видобування  Родовище Спосіб видобування з засто-суванням канатного розпилу Спосіб видобування з за-стосуванням вибуху    Капустянське            70 мкм (0,1 мм)    900 мкм (0,9 мм)    Крупське            150 мкм (0,15 мм)   700 мкм (0,7 мм)   137 Висновки. За отриманими даними можемо зробити висновок, що глибина тріщин при способі видобування з застосуванням вибуху в 10 разів більше, що значно впливає на довговічність та вартість обробки облицювальних виробів з природнього каменю. Вироби з гірських порід відносять до довговічних будівельних матеріалах. У процесі експлуатації кам'яні матеріали, як і всі інші, піддаються впливам на-вколишнього середовища, що неминуче веде до їх руйнування. Цей процес на-зивають вивітрюванням. Вплив води - основна причина руйнування каменю. Дуже дрібні і непомітні тріщини в камені, можливо утворилися в процесі обро-бки, стають початком подальшого руйнування. Атмосферні опади, пил і гази, зволоження і висихання, перепади температур - все це скорочує термін служби кам'яних матеріалів і погіршує їх декоративні якості. Захисні заходи, прийняті в потрібний час, підвищують термін служби кам'яних природних матеріалів, збе-рігаючи при цьому їх колір і декоративні якості на тривалий час. Захисні заходи вибираються виходячи з особливостей каменю та умов його роботи. Заходи щодо захисту кам'яних матеріалів в конструкціях будівель і споруд можна поді-лити на дві групи: конструктивні та хімічні. Конструктивні заходи захищають камінь від сильного зволоження хорошим стоком води, провітрюють, викорис-товують гладкі поверхні, що виключають скупчення дощових і снігових вод, необхідна надійна герметизація швів. Хімічні заходи включають в себе просо-чення пористого каменю спеціальними складами, які ущільнюють поверхню і запобігають її руйнування від проникнення вологи. Флюатіровання - просочу-вання верхнього шару пористих каменів розчинами солей кремнійфтористим - водневої кислоти. Ідея даного методу виникла у російського вченого Д.І. Мен-делєєва, способи застосування розробив Н.А. Белелюбський.  Список літератури 1. Медовый В.С. Методы микроскопического анализа, -М.: 2009.-264 с. 2. Сергєєва Н.Е. Введення в електронну мікроскопію мінералів – М.: Изд.-во Моск. Ун-ту, 1989. -144 с. 3. Кулаков Ю.А. Електронна мікроскопія /Ю.А. Кулаков, - М.: Знание, 1998, -64 с. 4. Зуєвська Н.В. Змінна міцнісних характеристик гранітних блоків в залежності від способу видобування:  Вісті Донецького гірничого інституту ДВНЗ «ДонНТУ». – 2012.-№1(30)-2(31). – С.417-476. 5. Зуєвська Н.В. Вплив технології видобування природного каменю на його міцнісні харак-теристики: 3б. наук. праць Дон НТУ. – 2012. - №1(20)-2(21). – С. 3-9.  Рекомендовано до публікації д.т.н. Собком Б.Ю. Надійшла до редакції 18.11.13       

Застосування мікроскопічного методу для оцінки довговічності облицювальних виробів з природного каменю в залежності від технології видобутку сировини

http://ir.nmu.org.ua//bitstream/123456789/152551/1/20.pdf

Застосування мікроскопічного методу для оцінки довговічності облицювальних виробів з природного каменю в залежності від технології видобутку сировини

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Scientific hub Dnipro University of Technology