в а н ц ы

Фишер-Ли, с растворимым анодом .......

Мильфорд, получение Ж. э. из руд, с нерастворимым анодом . Гренобль, с растворимым литым анодом . . Холодная сернокислая ванна .....

Имение ЭлектролитаРеС1з для выщелачивания свеясей руды. Осадок Ж. э. получается в виде трубы на вращающемся стержне. Из содержащихся в руде примесей наиболее трудно удалимой является цинк. Добавлением в ванну небольщого количества сернистого кальция удается понизить содержание цинка в Ж. э. примерно до 0,02%, вполне же устранить его не удается. Сернистый кальций способствует также осаждению свинца, никеля, кобальта, мышьяка и сурьмы. Присутствие извести и магния не оказывает влияния на качество отложенного Ж. э. Данные этого процесса следующие: кислотность ок. 0,1%; t° 70-90°; повышение 1° яселательно в виду благотворного влияния его на качество осадка. Концентрация электролита не имеет особого значения и моясет колебаться в пределах 75-275 г железа на 1 л при прочих неизменных условиях. Плотность тока 11 А на дм при напряжении 4,5-5 V, доходящая иногда до 31 А на длг, при чем осадок получается прекрасного качества. Вообще, чем выше плотность тока, тем осадок мелкозернистее и менее хрупок. Степень использования тока 80-85%; расход энергии на 1 m ЯС. э. 5 600 kWh. Окруяс-ная скорость вращения стержня 76 м/мин при плотности тока 11 А на djvi. Аппаратура применяется керамиковая или эбонитовая. Для баков применяются спец. цементы.

3) Получение Ж. э. в горячих хлористьгх ваннах с растворимым литым анодом-способ, применяемый на з-де в Гренобле (Франция). Ж,.э. оса>кдается в виде трубы толщиной от 2 до 5 мм на вращающихся стержнях 0 85-160 лш. Скорость вращения, д.ля 0 160 мм 180-200 об/мин. Электролит циркулирует в ваннах с большой скоростью, проходя через баки с железным скрапом для нейтрализации; t° его от 70 до 75°. Подогрев раствора в питательных баках-электрический, при помощи графитовых электродов. Раствор приготовляется растворением железного скрапа в технич. соляной кислоте и содержит железа 24% по весу; уд. в. раствора 1,5. Относительно добавления в раствор каких-либо иных веществ сведений не имеется. Процесс ведется при средней плотностп тока 7-8 А на дм и напряжении 3-4 V. Использование тока на катоде 95-100%; расход энергии на 1 m железа 4 500 kWh. Этим процессом в Гренобле производится до 2 m Ж. э. в день, при чем качество труб безукоризненно и экономич. сторона также вполне удовлетворительна.

Качество Ж. э. находится в прямой зависимости от состава ванны. Почти химически чистое железо дает горячая хлористая ванна с нерастворимым анодом; следующий по чистоте осадок получается из такой же ванны, но с растворимым анодом. Холодные хлористые ванны и ванны обста-ливания дают чистый осадок, но с большим содержанием водорода. Сернокислые ванны дают менее чистые осадки, при чем наиболее загрязненные получаются из горячих

ванн. В табл. 1 приведены анализы Ж. э. из хлористых и сернокисльгх электролитов. Сопротивление на разрыв и изгиб более высоки у Ж. э. из хлористых ванн. В среднем R равно 55 кг/мм при ъ равном 10-15% у ненрокаленного осадка; в прокаленном

Табл. 1.-А нализы электролитического железа.

0,024

0,030

0,029 0,04-0,005

0,004

0,002

0,004

0,008

0,008

0,002

0,004

0,001

0,003

0,005 0,005-0,003

СОСТОЯНИИ осадок дает R равное 45 кг/мм нри г=20%. Твердость же, наоборот, выше у осадков из сернокисльгх ванн как холодных, так и гордчих. Горячие хлористые ванны дают мягкий осадок. Кристаллизация осадка также зависит от состава электролита. Хлористые ванны дают осадки очень мелкозернистые, при чем в горячих ваннах осадки получаются серебристо-матовые, а в холодных-зеркально-блестящие. Получению мелкозернистых осадков содействуют также аммонийные соли. Сернокислые растворы дают осадки крупнокристаллические с бархатистым отблеском, находящие применение в худоясественной гальванотехнике. Ванны обсталивания при том режиме, при к-ром они работают, дают зеркальные или очень мелкозернистые осадки. Часто наблюдаются случаи разрывов осадка и заворачивания его в мелкие лепестки или трубки. Причина этого явления кроется во внутренних напряжениях, возникающих от различного содержания водорода по толщине осадка. Это насыщение водородом про-исходхст и резко сказывается при неправильном ходе ванны: при слишком щелочном (основные соли ослабляют металл) или при слишком кислом растворе, при несоответственно высокой плотности тока, при низкой t° электролита или при недостаточно тщательно подготовленных матрицах. Перерывы тока в горячих хлористых ваннах недопустимы, так как они дают расслаивание осадка; в холодных сернокислых они относительно не опасны. Одной из особенностей Ж. э., о к-рой уже упоминалось, является растворимость в нем газообразного водорода: 1 объем Ж. э. может растворить до 112 объемов Hg. По мере утолщения осадхса содержание Hg падает. Этим объясняется возникновение упомянутых внутренних напряжений в металле. Содержание Hg в осадке- величина неностоянная, при чем с повышением его содерясания увеличивается хрупкость и твердость осажденного металла и уменьшается кристаллизация. На уменьшение количества растворенного водорода в осадке благотворно влияет повышение t° электролита. Опыты, произведенные проф. Федотьевым, показали содержание Hg в

железе, осажденном из хлористой ванны нри t° 75°, в 0,002%, тогда как при 18° содержание Нз составляет 0,0845%.

Исследования показывают своеобразную природу Ж. э., осажденного из нормальной сернокислой ванны с прибавкой NH4CI при большой плотности тока, с содержанием в железе Kg до 0,1%: твердость этого железа возрастает после прокаливания его при t° 300-350°; при этой t° оно достигает максимума твердости, к-рая падает при дальнейшем нагреве. Этой же t° соответствует начало перехода от волокнистой структуры осадка к ферритовой. Повидимому, соединения железа с водородом прочны. В холодных хлористых ваннах и в ваннах обсталивания со шавелевой к-той содерлсание водорода молсет достигнуть до 0,1 %. Неизбежной примесью Ж. э. яв.п:яется углерод, содержание которого повышается в зависимости от обеднения раствора, помутнения его и износа анодов. Одновременно с увеличением содержания углерода падает степень использования тока, как это видно из табл. 2.

Табл. 2. - Степень использования тока в зависимости от содержания С.

Содержание углерода практически не бывает ниже 0,02% и может доходить до 0,5%, если за ванной не будет достаточного надзора. Ж. э. способно давать при образовании толстых осадков углубления в местах выделения водорода и шишковатость, нрояв-вляющиеся иногда в сильной степени. С первым явлением борются путем перемешивания и повышения t° электролита, а со вторым - исключительно фильтрованием и осветлением электролита. Ванны всегда имеют на дне осадок Ее(ОН)з, FeCOg и т. д. Необходимо следить за тем, чтобы этот осадок окислов не взмучивался; кроме того, в электролите плавают взвешенные частицы анодного шламма и попадающей в раствор пыли. При процессах с циркуляцией электролита последний должен все время или периодически проходить через фильтры, особенно при больших плотностях тока.

Применение Ж. э. В гальванотехнике, как указывалось, применяется Ж. э. из сернокислых ванн, дающих наиболее твердые осадки красивой структуры. Для промышленных целей применяется Ж. э. из горячих хлористых ванн (способы Мильфорд и Гренобль). Благодаря своей высокой чистоте Ж. э. из этих ванн применяется для высокоответственных сплавов после переплавки в электрич. печи, за последнее время-в печах высокой частоты. Мягкость и пластичность этого нселеза дает возможность применения его для изготовления снарядных поясков. З-д Мильфорд указывает на возмолшость изготовления из Ж. э. проволоки, полос и котельных труб; з-д в Гре-

нобле поставляет получаемые им трубы Л. э. для изготовления радиаторов. Весьма интересно применение Ж. э. для покрытия изношенных или поврежденных частей, разных изделий, впервые осуществленное в Англии и Франции во время мировой войны. Изделие тщательно обезжиривается щелочью в электролитич. обезжириваюш;ей ванне, травится в бейц-растворе, вновь обезжиривается и после второго протравления в цианистом кали (для медных изделий) или в 5%-ной серной к-те (для железных или чугунных изделий) ставится в ванну. Самое покрытие производится в несколько приемов, при чем каждый предыдущий слой тщательно шлифуется и подготовляется к следующему покрытию. Процесс протекает в ваннах с растворимым анодом, при чем применяются как хлористые, так и сернокислые растворы. Покрытие получается настолько прочным, что осансденный слой железа не отстает даже при изгибании, скручивании и ударах молотком по залеченному месту.

Лит.: Б а й м а к О в Ю. В., Электролитич. осаждение металлов, -Л., 1925; Bottger R., Апп. d. Physik u. Chemie , Leipzig, 1846, В. 67; М a x i-m о w i t s с h S., Ztschr. f. Elektrocliemie , Halle a/S., 1905, B. 11; Guillet, Iron Age , N. Y., 1914, V. 94; RM , 1915, 12; В о u с h a v e r, GC , 1923, t. 82; Hughes W. E., Electrician , L., 1921, v. 87; Burgess a. Hambuechen, Trans. of the Amer. Electrochem. Soc. , Philadelphia, 1921, v. 40; Belcher D., ibid., 1924, v. 45; Stainer-Hut-chins, Trans. of the First World Power Conference*, Bradford, 1925, v. 4. Ю. Баймаков.

ЖЕЛЕЗОБЕТОН, строительный материал, представляющий собою соединение бетона из нортландского и др. сортов высокосортного цемента и железа в единую конструкцию, в к-рой обе составные части работают статически, совместно, восиринимая каждая те усилия, которые приходятся на ее долю сообразно свойствам материала.

Характеристика Ж. Возможность совместной статической работы бетона и железа обусловлена существованием между ними силы сцепления, зависящей частью от химич. свойств нортландского цемента, частью от механич. защемления железа в бетоне. Ж. сочетает довольно значительное сопротивление бетона сжимающим усилиям (при малом сопротивлении растяжению) с большим сопротивлением железа растягивающим усилиям. Основным принципом железобетоппых конструкций является, поэтому, передача бетону преимущественно сжимающих напряжений, а железу-растягивающих. Имея в виду, что арматура повышает сопротивляемость элементов железобетонных конструкций также и сжатию, железо применяют и в частях сооружений, работающих на сжатие. Это повышение сопротивляемости базируется, с одной стороны, на непосредственном воспринятии железной арматурой сжимающих усилий, с другой стороны -- на частичном обхвате бетона железной арматурой, что препятствует поперечному уширепию железобетонных стержней при сжатии и образованию наклонных плоскостей сдвига, сопровождающих разрушение при сжатии.

Возмоик;ность сочетания бетона и йселеза в единую конструкцию основана на следующих обстоятельствах. 1) Между цементом и лселезом существует

значительное сцепление, что заставляет оба материала работать совместно. Из опытов на непосредственное растяжение круглого железа, заделанного в бетон, обнаружено сопротивление сдвигу (сценление) до 40 кг/см; это сопротивление зависит от состава бетона, его консистенции, длины и формы арматуры, состояния ее поверхности и целого ряда других факторов. По Баху, сопротивление сцеп.чению уменьшается с увеличением количества воды в бетоне; для литого бетона оно падает в среднем до 75% величины, получающейся при жестком бетоне. Более длинные железные стержни арматуры дают меньшее сонротивление, чем короткие, что объясняется неравномерным распределением но их поверхности сил сцеи-ления. Увеличение сцепления достигается приданием концам стержней арматуры из круглого железа крючкообразных загибов. В Алхерике для той же цели применяют иногда железо специальных форм с выступами на боковых поверхностях. Европ. опыты показали, однако, что такие выступы способствуют растрескиванию бетона, благодаря чему эти формы арматуры не нашли расиространения в европ. практике, тем более что они и много дороясе применяемого в Европе обыкновенного круглого железа. 2) Температурные деформации бетона и железа почти одинаковы и не могут, т. о., нарушить сцепления между обоими материалами. С другой стороны, бетон, как сравнительно мало теплопроводный материал, хорошо предохраняет заделанное в нем железо от нагревания. Благодаря этому железобетон, конструкции оказываются в значительной мере огнестойкими. 3) Оба материала (бетон и железо) не оказывают друг на друга разрушительного действия. Наоборот, плотный бетонный покров железа оказывает на него консервирующее влияние, т. к. цемент слу-яшт в этом случае хорошим предохранителем железа от рясавления и даже уничтожает легкую ржавчину на его поверхности. Чтобы бетон выполнял свое назначение защиты яселеза от ржавления, он д. б. плотным и достаточно жирным. Для этой цели в сооружениях, подверженных влиянию атмосферных факторов, должен применяться бетон с содержанием не менее 280-300 кг цемента на 1 м. Для сооружений, защищенных от влияния сырости, это количество м. б. понижено до 240 - 270 кг. Кроме того, необходима и достаточная толщина бетонного покрова для железа. В нормальных случаях достаточна толщина в 1-2 ем, но для сооружений, подверженных непосредствен, влиянию влаги или вредных для железа газов, ее необходимо увеличивать до 3-5 см.

Усадка и разбухание бетона. Бетон при твердении на воздухе уменьшается в объеме-это явление известно иод названием усадки. Наоборот, при твердении под водой.получается увеличение объема бетонного тела-р азбухание. Величина усадки бетона зависит от большого числа факторов, в том числе от его состава: чем бетон жирнее, тем усадка больше. Кроме того, усадка нарастает с течением времени. Для бетонов, применяемых в железобетонных конструкциях, можно принять как

максимальное значение относительной усадки величину 0,5-10 . Благодаря неравномерному Ьросыханию бетонных тел по направлению от поверхности внутрь, усадка на поверхностях нарастает быстрее, что вызывает появление т. н. усадочных трещин даже в чисто бетонных массивах. Для пре-дупрел-сдения этого явления необходимо предохранение бетонных тел от быстрого и неравномерного просыхания, поливка их в течение возмоясно продолжительного срока. Наличие в бетонном массиве яселезной арматуры отражается на усадке, задерживая ее, и вызывает появление нача.тьных напряжений-растяжения в бетоне и сжатия в железе. Опытные исследования и расчеты показывают, что начальные растягивающие напряжения в бетоне от усадки нередко достигают величины временного сопротивления, чем и объясняется наблюдаемое в яе-лезобетонных конструкциях появление усадочных трещин. Наоборот, набухание твердеющего под водой бетона с арматурой вызывает в нем начальные сжимающие напряжения и уменьшает опасность трещинооб-разования. Это обстоятельство требует создания для железобетонных конструкций условий твердения, наиболее близких к твердению под водой, т. е. применения обильной поливки водой и предохрапепия от высыхания в течение возможно более продолжительного срока.

Способность Ж. к удлинению. Удлинение бетонных тел под действием растягивающих напряжений составляет неносредственно перед разрывом до 0,15 мм на 1м. Опыты французского исследователя Консидера (1899 г.) с железобетонными стержнями дали величины удлинения бетона перед разрывом в присутствии железной арматуры до 0,9 мм, т. е. значительно ббльшие величины, нежели для чистого бетона. Это обстоятельство нослуяшло в свое время поводом к созданию т. н. гипотезы Консидера о тягучести яселезобетона. Однако, дальнейшие, более тщательно поставленные опыты самого ясе Консидера, Клейнлогеля, Мёрша и др, не подтвердили этой гипотезы. Вопрос был окончательно решен образцовыми опытами Баха в Штутгарте, показавшими полную несостоятельность гипотезы Консидера. В настоящее время надо считать, что трещины как в чистом бетоне, так и в Ж. появляются нри одних и тех ясе удлинениях. Однако, в то время как в чистом бетоне эти трещины ведут к немедленному разрушению, наличие железной арматуры задерживает расширение трещин настолько, что они остаются незаметными при обыкновенных условиях для невооруясенного глаза, целость же стержня сохраняется.

Материалы для Ж. Ж., применяемый в конструкциях, предназначенных нести статич. работу в течение продолжительного времени, д. б. изготовлен из материалов соответствующего качества. Особо строгие требования должны предъявляться к выбору материалов для бетона и к его изготовлению. В общем материалы должны удовлетворять следующим требованиям.

Цемент применяется преимущественно портландский, медленно схватывающийся.