3.2.ТЕРМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ
3.2.1. Сущность метода
Для определения минерального и фазового состава
строительных материалов и сырьевых веществ для их
изготовления, наряду с рентгеновским анализом применяется
метод термического анализа.
Сущность термического анализа заключается в изучении
фазовых изменений и превращений, происходящих в материале
при его нагревании, которые сопровождаются тепловыми
эффектами.
В любом виде минерального сырья и различных
строительных
материалах
при
нагревании
протекают
физические и химические термические процессы с поглощением
и выделением тепла. При этом каждый минерал имеет свои
характерные температурные интервалы, в пределах которых
происходят те или иные процессы. Например, в глинах в
пределах 100-180 ºС происходит удаление физически связанной
воды, а в интервале 400-700 ºС протекает дегидратация
глинистых минералов, что характерно только для них.
Декарбонизация известняков происходит в интервале 750-1000
ºС.
При нагревании минеральных веществ наблюдается
изменение теплосодержания (энтальпия) вещества. Указанные
характерные
изменения
теплосодержания
фиксируется
термоаналитическими
приборами
дифференциального
термического анализа (ДТА).
Регистрация изменения теплосодержания вещества при
обжиге осуществляется с помощью термопары.
При термическом анализе нагревают исследуемое
вещество и эталон, который не должен претерпевать никаких
превращений. Изменение температуры обеих проб измеряется и
их разность регистрируется в виде функции температуры.
65
Дифференциальная термопара состоит из двух термопар,
которые соединены одноименными концами проволоки и
подлючены к прибору, фиксирующему изменение в цепи
электродвижущей силы, образующейся при нагревании спаев
термопар. Один спай такой комбинированной термопары
помещают в исследуемое вещество, а другой – в инертное.
При нагревании в исследуемом веществе в связи с
термическим процессом (удаление влаги, дегидратация,
модификационное превращение, разложение, образование
нового соединения и др.) в одной термопаре изменяется
температура и в цепи возникает нескомпенсированный
термоток. Тогда в приборе фиксирующий изменение
температуры и энергетического теплопотока в виде кривых
(термограмма) происходят изменения.
Термограмма имеет на дифференциальной кривой один
эндотермический эффект (рис. 3.7), который начинается в точке
А, давая пик АБВ с минимум в точке Б, и один экзотермический
эффект (5). Конец одного из физико-химических процессов,
начавшихся в точке А, находится на кривой БВ в точке Д. в
точке В температуры образца и эталона одинаковы, а поэтому
разность между ними равна нулю. Каждый физико-химический
процесс максимумом или минимумом. Принято, что при
эндотермических процессах кривая отклоняется от нулевой
линии вниз, а при экзотермических вверх. Амплитуда
отклонения от нулевой линии отражает разницу температур
исследуемого и эталонного образцов, являясь показателями
интенсивности термического процесса.
Рис. 3.7. Термограмма
1-кривая температуры (Т); 2-дифференциальная кривая; 3 –
нулевая линия; 4 – эндотермический эффект; 5 –
экзотермический эффект.
66
Термические эффекты характеризуются площадью,
которая
прямо
пропорциональна
тепловому
эффекту
превращения и обратно пропорциональна коэффициенту
теплопроводности образца.
Термические эффекты обуславливаются физическими и
химическими превращениями.
Достарыңызбен бөлісу: |