Природные каменные материалы 7 страница

Пластифицированный портландцемент — продукт тонкого измельчения портландцементного клинкера с двуводным гипсом (3... 5%) и с добавлением при помоле около 0, 25% суль­фидно-дрожжевой бражки (СДБ) или другой пластифицирующей добавки. Эти добавки, адсорбируясь на поверхности частиц цемен­та, повышают смачиваемость цемента водой, не препятствуя их взаимодействию. Добавки уменьшают трение между зернами це­мента, а в бетонных смесях и между зернами заполнителя, вслед­ствие чего повышают их подвижность, позволяют уменьшить рас­ход цемента в бетоне на 5... 10%.

Гидрофобный портландцемент — продукт тонкого измельчения портландцементного клинкера с двуводным гипсом (3... 5%) не добавлением при помоле 0, 1... 0, 2% гидрофобизи-рующих добавок — мылонафта, синтетических жирных кислот, аси­дола и др. Эти частицы, адсорбируясь на поверхности зерен_> цемен-та, образуют тончайшие водоотталкивающие пленки, уменьшаю­щие смачиваемость цемента водой. В результате гидрофобные

192

менты могут длительное время пребывать на воздухе с повышен* > Й влажностью без потери своей активности. При перемешивании бетонной смеси целостность гидрофобной енки нарушается, после чего цемент беспрепятственно взаииодей-»ует с водой. Остающиеся добавки в теле бетона улучшают его чество, например, повышая морозостойкость, сопротивляемость |ессивной среде.

Пластифицированный и гидрофобный портландцементы приме-ют наравне с обычным портландцементом для бетонных и желе-бетонных наземных, подземных и подводных конструкций, - в том ле работающих в условиях циклического замораживания или лажнення.

Белый и цветные портландцементы. Сырьем для заводского про-

рдства белого портландцемента служат чистые известняки и бе-

е глины. Сырьевую смесь обжигают на беззольном (газовом)

Ышнве. Для повышения белизны клинкер обжигают в восстанови-

(Ьльной среде и отбеливают путем быстрого охлаждения водой.

1елый цемент должен содержать Fe₂0₃ не более 0, 35... 0, 5%. При

(Эмоле особенно тщательно предохраняют цемент от попадания в

его частиц железа или оксидов железа, которые нарушают его

Слизну. По степени белизны белый портландцемент делится на

ри сорта: цемент 1-го сорта имеет коэффициент отражения не ни-

£ е 80%; 2-го —не ниже 75% и 3-го—не ниже 68%. Степень бе-

лезны определяют с помощью фотометра типа ФМ-58.

С Цветные цементы получают путем совместного помола клинке-

$ белого портландцемента со шелочестойкими и светостойкими

гментами. Пигментов добавляется не выше 15% минеральных и

выше 0, 3% органических. Цветные цементы получают желтого,

цювого, красного, коричневого, зеленого, голубого и черного цве-

В.

, По способу П. И. Боженова можно получать цветные клинкеры,
фавляя к сырьевой смеси 0, 05... 0, 1% соединений хрома, мар-
нца, кобальта, никеля и др. При помоле таких клинкеров полу­
ют цветные цементы с более интенсивной окраской.
Белый и цветные портландцементы имеют марки 400 и 500l Их
«меняют для архитектурно-отделочных работ, облицовочного
оя крупных панелей и блоков, скульптурных работ. i

Глиноземистый цемент представляет собой быстротвердеющее высокопрочное гидравлическое вяжущее вещество. Его получают тем тонкого помола клинкера, полученного обжигом сырьевой «си из бокситов и известняков до плавления (при t—1400°С) или екания (при t=1300°C). Обжиг производится во вращающихся «енных печах, в электрических дуговых печах, вагранках. В на-оящее время обжиг проводится чаще всего до плавления в до-внных или электродуговых печах. При этом не требуется тонкого чмельчения сырьевых компонентов и создаются условия для уда­ляя железа и кремнезема. Вместо бокситов для производства гли-(земистого цемента в нашей стране используются также боксито-

1273 193

вые.железные.руды _с добавками известняка и железного лома. Шлаки доменного производства являются клинкером, причем стои­мость глиноземистого цемента значительно понижается*.

Химический состав сырья для глиноземистого цемента, выра­женный в оксидах, %■ AlgOa — 30... 50; СаО—35... 45; SiCb — 5... 15; Fe₂0₃-5... 15.

После обжига получаются главным образом однокальциевый алюминат СаОА1₂0₃ или СаА1₂0₄, небольшое количество СаОХ Х2А1₂Оз или СаАЬО? и 2CaO*Si0₂, или Ca₂Si04, а также геленнта 2CaO-Si0₂Al203, или Ca₂SiA10₇. В клинкере преобладают низко-основные алюминаты кальция.

Такой состав клинкера обусловливает быстрое твердение, вы­сокую прочность, высокую экзотермию и химическую стойкость глиноземистого цемента.

Марки глиноземистого цемента, определяемые не в 28-дневном, а в 3-суточном возрасте, 400, 500 и 600. Начало схватывания дол­жно наступать не ранее 30 мин, а конец схватывания — не позднее 12 ч от начала затворення, что удобно для производства изделий.

Разновидностью глиноземистого цемента является высокоглино­земистый цемент (ВГ), обжигаемый при 1500°С. Содержание в нем глинозема А1а0₃ до 72... 75%, а СаО —всего 22... 25%. Он име­ет высокую огнеупорность порядка 1750°С и может использоваться для изготовления футеровочных материалов.

Тепловыделение глиноземистого цемента примерно в 1, 5 раза выше, чем у портландцемента, поэтому его удобно применять в зим­них условиях. Не рекомендуется использовать этот цемент в мас­сивных конструкциях в летнее жаркое время года, а изделия на глиноземистом цементе нельзя подвергать тепловлажностной об­работке: температура при его твердении не должна превы­шать 25°С.

Глиноземистый цемент предназначается для получения быстро-твердеющих и жаростойких бетонов и строительных растворов, его целесообразно применять при аварийно-ремонтных работах, а так­же зимнем бетонировании.

Смешанные цементы как разновидности комплексных вяжущих веществ. К неорганическим смешанным относятся вяжущие веще­ства, которые получают путем объединения неорганических вяжу­щих веществ (как воздушных, так и гидравлических) с активными минеральными добавками и шлаками при их совместном помоле или после раздельного измельчения.

К смешанным цементам на основе портландцемента относятся следующие.

Пуццолановый портландцемент. Его получают путем совместно­го помола клинкера, активной минеральной добавки в количестве 20... 40% от массы цемента и двуводного гипса (до 3... 5%).

* Стоимость глиноземистого цемента в 2...4 раза выше, чем портландце­мента,

Как уже упоминалось выше, впервые в качестве такой добавки [л использован вулканический пепел, пуццолана, что объясняет»вание цемента.

Ц; К кислым активным минеральным добавкам (их называют иног-

тидравлическими, так как они усиливают гидравлические свой-

»а вяжущего вещества) относятся как природные — диатомит,

? пел, опока, вулканический пепел, пемза, вулканический туф

Ф-, так и искусственные — доменные и топливные шлаки, нефе-

говый шлам (отход глиноземного производства), зола-унос и др.

ркдая из них состоит из активных аморфных кремнезема S1O2

глинозема А1₂0з. Последние легко вступают в реакцию со ово-

1ной известью, выделяющейся при твердении портландцемента,

: вязывают ее в низкоосновные гидросиликаты mCa0Si0₂-nH₂O

|и гидроалюминаты кальция. Особенно активными являются диа-

рмт, трепел, опока, которых вводят до 20... 30% (по массе). Со-

Ефжание вулканического пепла (пуццоланы), глиежа (горелых

> д), трассов, топливной золы нередко увеличивают до 25...

Пуццолановый портландцемент обладает повышенной химиче-> й стойкостью (против выщелачивания Са(ОН)г). длительными > ками схватывания и твердения, более низкой экзометрией, по-сенной морозостойкостью. Марки пуццолановых портландцемен-300, 400.

Учитывая особенности пуццоланового портландцемента, реко-

(уется применять его для подводных и подземных частей гидро-

^нических сооружений, для массивных сооружений в летнее вре-

года. Не рекомендуется использовать его в зимних условиях,

" }енно для сооружений, подвергающихся попеременному замора-

> анию и оттаиванию.

^Помимо пуццоланового портландцемента имеется еще так назы-

[ый портландцемент с активными минеральными добавками,

! ржащий их от 10 до 20% (по массе). По маркам и свойствам

5лизок к обычным портландцементам.

ЦМлакопортландцемент. Его получают путем совместного помо*

(^клинкера портландцемента, добавки гипса и доменного грану-

> ованного * шлака в количестве 21... 80% от массы цемента.

^Доменный шлак * по своему химическому составу близок к порт*

^цементному клинкеру, поэтому его можно вводить в большем

[ичестве, чем другие активные минеральные добавки, что дает

ркение стоимости шлакопортландцемента на 20... 25%. Добав-

доменного гранулированного шлака не снижает морозостойко*

Щ бетонов и растворов, изготовляемых на нем.

b При помоле шлакопортландцемента рекомендуется сначала вво-

1ть в мельницу клинкер как более твердый компонент, а затем

|лак. Этот цемент выпускается трех марок: 300, 400 и 500, он име-

г * Обработанного на специальных грануляционных установках быстрым ДОждениеы расплава шлака водой, что создает стекловатую активную струк-

I 195

ет начало схватывания не ране* 45 мин и не позднее 10 ч, т. е. он
несколько медленнее схватывается и твердеет, чем обычный порт­
ландцемент. Кроме того, он менее экзотермичеи (на 15... 30% в
ранние сроки твердения), имеет меньшие усадку и набухание, боль­
шую стойкость в пресных и сульфатных водах. Имеет хорошую
сцепляемость с арматурой, в железобетоне И*-что немаловажно,
имеет более низкую стоимость. V

Шлакопортландцемент можно использоват* для подводных ча­стей сооружений, но нежелательно при поперЙ*енном заморажива­нии и оттаивании, увлажнении и высыхании, хотя его морозостой­кость несколько выше, чей пуццоланового портландцемента.

Существуют разновидности шлакопортландиементов: быстро-твердеющий (на клинкер*» портландцемента с повышенным содер­жанием C₃S и С₃А), сульфатостойкий (С₃А< 8%) и др.

С применением глиноземистого шлака и глиноземистого цемен­та получают ряд смешанных цементов.

Расширяющиеся цементы. Обычные цементы дают, как правило, усадку при твердении и не могут обеспечить водонепроницаемости при заполнении швов м«ЖДУ панелями, заделке трещин, гидроизо­ляции туннелей и стволЬэ шахт и других работах. Для этих целей создаются безусадочные или расширяющиеся (расширение 0, 2... 1, 0%) цементы. Физико-химические процессы при их твердении, создающие некоторое увеличение объема, связаны с образованием гндросульфоалюминатдв кальция при взаимодействии исходных компонентов, объединенных при помоле. Ниже приводятся три ви­да расширяющихся цементов.

ВРЦ — водонепроницаемый расширяющийся и быстротвердею-щий цемент состоит из совместно измельченных 70... 76% глино­земистого цемента, 20... 22% полуводного гипса и 10... 11% высокоосновного гидроалюмината кальция *. Расширяющее воздей­ствие оказывает образующийся при реакциях с водой минерал эт-трингит ЗСаО-А1₂Оз-Зеа$С> 4-31Н₂0 или Ca₆Al₂S₃04< iH₆₂ с большим увеличением кристаллической фазы в объеме. Этот цемент имеет начало схватывания не ранее 4 мин, конец схватывания — не позд­нее 12 мин. Можно замедлять его схватывание добавками СДБ, уксусной кислоты, буры и др. Он имеет марку 500 через 28 сут, хотя уже через 6 ч твердения набирает прочность не менее 7, 5 МПа. Отличается пониженной морозостойкостью и может применяться только при положительных температурах.

Существует также ВБЦ — водонепроницаемый безусадочный це­мент, состоящий из тех же компонентов, но в несколько иных соот­ношениях.

ГГРЦ — гипсоглиноземистый расширяющийся цемент получают путем совместного помола высокоглиноземистого клинкера (70%)

* Высокоосновный гидроалюминат кальция получают путем 5.., 6-часовоЙ гидротермальной обработки при /=120.. Л50°С смеси 1: 1 из глиноземистого цемента и извести-пушонки, затворенной 30% воды.

природного двуводного гипса (30%), чем создаются условия для сталлизации эттрингита.

Он имеет удобные для производства сроки схватывания: нача-не ранее 20 мин, конец — не позднее 4 ч. Через сутки должен ть водонепроницаемым при давлении не ниже 1, 0 МПа. Расши­рив у образцов проявляется только при твердении в воде; вели-на расширения через 3 сут 0, 1... 0, 7%. Термовлажностная обра-тка производится при температуре не выше 100°С, так как при вышении температуры происходит разложение C₃ACS₃H₃i (эт-ингита).

ГГРЦ применяют для получения безусадочных и расширяюших-растворов, бетонов, штукатурок, для гидроизоляции шахт, под-лов, зачеканки труб, заделки различных швов и т. п.

РПЦ — расширяющийся портландцемент (разработан в НЙИ-1Вменте) получают путем совместного помола портландцементиого литового клинкера (60... 65%), высокоглиноземистого шлака «ли глиноземистого клинкера) в количестве 5... 7%, двуводного Чпса (7... 10%) и активной минеральной добавки (трепела, опо-и, бентонита в количестве 20... 25%). Механизм расширения так-j; «обусловлен образованием кристаллов эттрингита (гидросульфо-дюмината кальция). Применение добавки позволяет ускорить бразование этого соединения до схватывания цемента, что обеспечи-|ет расширение цементного теста и растворов в пластическом со-тоянии без напряжений в кристаллической структуре.

По прочности РПЦ делится на марки: 400, 500 и 600. Начало ватывания — не ранее 30 мин, конец—не позднее 12 ч после творения. Расширение в суточном возрасте составляет 0, 15...

Использование его примерно то же, что и ГГРЦ — для высоко­очных бетонных и железобетонных конструкций.

Напрягающий цемент (НЦ) предназначен для изготовления спе-альных так называемых преднапряженных железобетонных нз-лий, в которых натяжение арматуры должно быть осуществлено ■ нескольких направлениях. Силы натяжения арматуры возникают и расширении самого цементного камня — это явление называют монапряжением бетона. Напрягающий цемент получают совмест­им тонким помолом 65... 75% портландцементиого клинкера, §... 20% глиноземистого цемента и 6... 10% двуводного гипса. " рчало схватывания такого цемента составляет 2... 5 мин, а ко-Ц — 4... 7 мин после затворения. Замедлители схватывания — ДБ и виннокаменная кислота. Через 18... 20 ч нормального твер-ния образцы из НЦ должны обеспечивать предел прочности при кати и не менее 20 МПа, а после дополнительного выдерживания теплой воде с £ = 60°С в течение 6 ч — до 45 МПа.

Расширение в бетоне без арматуры достигает 4%, а сдерживае­те арматурой оно составляет не более 0, 25... 0, 75%. Пропарива-е интенсифицирует расширение, а жесткость бетона увеличивает

степень расширения цементного теста. Применяют НЦ для изготов­ления железобетонных напорных труб и тонкостенных железобе­тонных изделий.

Расширяющиеся цементы получают также и с другими расши­ряющими добавками. Так, например, цементы с безводным сульфо-алюминатом кальция C3A3CS (Ca4Al₆SO_l6) изготовляют и приме­няют в США и Японии, с растворимым сульфатом металлов пред­ложен О. П. Мчедловым-Петросяном с сотрудниками, с добавкой СаО и MgO — П. П. Будниковым с сотрудниками.

К смешанным вяжущим на основе воздушных вяжущих веществ относятся следующие.

Известково-пуццолановгАй цемент. Его получают совместным по­молом 15... 30% воздушной извести с активными минеральными добавками. Кроме того, а, этот цемент вводят до 5% двуводного гипса. При затворении такого цемента водой происходит химиче­ское воздействие между активным кремнеземом и известью:

ffiCaO+SiO^+rt H₂Q=mCaOS\0₂nH₂0.

Образующийся гидросиликат кальция обеспечивает гидравличе­ские свойства вяжущего. Марки его: М25, М50, М100 и М150.

Известково-пуццолановыЙ цемент применяют в бетонах низких марок для подводных и подземных сооружений, а также в издели­ях с тепловла ж постной обработкой.

Известково-шлаковый цемент получают совместным помолом доменных гранулированных шлаков с воздушной гашеной и нега­шеной известью (10... 30%) и гипсом (до 5%).

Марки известково-шлакового цемента 50, 100, 150 и 200. Проч­ность повышается при использовании основных шлаков (Мо> > 1). При применении высококачественных шлаков, извести-кипелки и при более тонком помоле известково-шлаковый цемент может иметь марки 250 и 300.

Его применение то же, что известково-пуццол а нового цемента.

Гипсоцементно-пуццолановое вяжущее вещество (ГЦПВ) полу­чают смешением 50... 75% полуводного гипса, 15... 25% порт­ландцемента и 10... 25% активной минеральной добавки в виде диатомита, трепела, опоки и др. Это гидравлическое вяжущее ве­щество было разработано и предложено А. В. Волженским, де­тально изучено в работах А. Б. Ферронской и др.

Как правило, смешивание портландцемента с большим количе­ством гипса не рекомендуется, так как образующиеся высокосуль­фатные виды гидросульфоалюминатов кальция при кристаллизации значительно увеличиваются в объеме и могут вызвать трещины в затвердевшем конгломерате. Но при введении активной мине­ральной добавки, связывающей часть свободной извести в гидро­силикаты кальция, образуются низкоосновные гидросульфоалюми-наты без значительного увеличения в объеме, что обеспечивает тре­щи но устойчивость изделий из ГЦПВ.

Предел прочности при сжатии этого вяжущего, полученного на

1чном строительном гипсе, составляет 10... 15 МПа, а на высо-

фочном — 30... 40 МПа. Конец схватывания наступает не позд-

20 мин, что удобно для производства. ГЦПВ применяют для

)товления стеновых панелей, а также санитарно-технических ка-

и других конструкций.

^Шлакощелочные вяжущие вещества. М. А. Матвеев, Ю. М. Бутт

фугие установили благоприятное воздействие жидкого натрие-

\о стекла на твердение доменных гранулированных шлаков. По-

гдующие исследования В. Д. Глуховского с сотрудниками пока-

1И, что сильное активизирующее влияние оказывают водные ра-

юры едкой щелочи и других соединений щелочных металлов,

бывающие интенсивное затвердевание тонкомолотых доменных

^анулированных шлаков. В шлакощелочных цементах они способ-

»уют формированию щелочных или смешанных щелочно-щелоч-

земельных алюмосиликатных соединений. Щелочные компонен-

вводят в состав цемента в количестве 5... 15% от массы шлака

^пересчете на сухое вещество.

Шлакощелочные цементы отличаются высокой активностью, в

2 раза превышающей активность портландцемента и дости-

> щей 120 МПа.

Шлакощелочные цементы на щелочных силикатах (жидком £ екле} характеризуются особенно быстрым набором прочности, се в суточном возрасте она составляет 20... 35 МПа. Шлакоще-шые бетоны имеют высокую морозостойкость, высокую коррози­йную стойкость, водонепроницаемость и низкое тепловыделение. S можно использовать для изготовления сборных бетонных и же-зобетонных изделий, а также в гидротехническом и дорожном (^оительстве.

^Кислотоупорный цемент получают смешиванием или совмест-

t» помолом кварцевого песка и крем нефтор истого натрия (ката-

»атора и ускорителя твердения) в соотношении 10: 1, затворяют

водным раствором жидкого стекла. Силикатный модуль стекла

3, 0. Вместо кварцевого песка используют порошки маршал-

Л& та, андезита, диабаза, кварцита и др. Раствор стекла является

Ядкой средой затворения кислотоупорного цемента. Раствор при-

Говляют плотностью 1.3... 1, 4 в количестве 25... 30% от массы

: ка.

Кислотоупорный цемент применяют для кислотоупорных зама­ми растворов и бетонов. Изделия из них устойчивы в среде мине­ральных и органических кислот (за исключением фтористоводо­родной и кремнефтористоводородной) повышенной концентрации. водной среде и слабоконцентрированной кислой среде такие це-(енты неустойчивы, вымываются фторид натрия и свободный си-шкат натрия. Для полного выделения кремнезема в виде геля Кремниевой кислоты надо обработать твердеющий кислотоупорный гбетон крепкой минеральной кислотой. Реакция идет следующим ^Образом: 2HCl + Na₂Si0₃-l-H20=2NaCl + Si(OH)4, и она приводит

к обезвоживанию бетона. Прочность бетона при такой обработке составляет 50... 60 МПа. Начало схватывания кислотоупорного це­мента не ранее 20 мин, конец — не позднее 8 ч.

Взаимодействие неорганических вяжущих веществ с жидкой средой и процесс их твердения *. ^Неорганические вяжущие веще­ства" о которых было изложено выше, 'использует в производстве различных искусственных строительных конгломератов, среди ко­торых цементные бетоны, строительные растворы, асбестоцемент­ные изделия и др. В этих конгломератах, находясь вначале в тесто­образном состоянии, а затем отвердевая, вяжущее вещество цемен­тирует все компоненты смеси (щебень, песок и др.уТВ зависимости от разновидности неорганического вяжущего вещества процесс отвердевания протекает быстро или медленнф'При необходимости его ускоряют с помощью различных технологических приемов, на­пример введением добавок-катализаторов, прогреванием"? Чтобы эффективно влиять на процесс отвердевания и на формируемую структуру отвердевшего вяжущего, необходимо знать сущность вза­имодействия вяжущего с водой или водным раствором некоторых солей. Характер процессов отвердевания обычно усложнен поли­минеральным составом вяжущего, изменением концентраций ра­створяющейся части вяжущего в жидкой среде, колебанием темпе­ратуры вследствие протекания экзо- и эндотермических реакций, специфическим влиянием внешней среды и т. п. И хотя общая на­правленность процессов при отвердевании вяжущих сохраняется, (см. гл". 2.3), но конкретное проявление их у вяжущих веществ раз­личается. Разработан ряд теорий, в которых авторы объясняют сущность процесса отвердевания неорганических вяжущих ве­ществ**. Среди них теория Ле-Шателье о кристаллизации из ра­створов, теория Михаэлиса о преимущественном коллоидальном состоянии твердеющих веществ, теория А. А, Байкова, обобщающая процессы образования коллоидов и кристаллизации. В последние годы были развиты теории твердения вяжущих А. Е. Шейкиным, В. Б. Ратиновым и др., которые приближают к дальнейшему рас­крытию сущности процессов и явлений, связанных с отвердеванием вяжущих.

Характер взаимодействия вяжущих веществ с жидкой средой обусловлен тем, что неорганические вяжущие находятся, во-первых, в высокодисперсном состоянии и что основным типом связи в их молекулах, во-вторых, является ионный, благодаря чему мельчай­шие твердые частицы этих веществ состоят из ионных (координа­ционных) кристаллических решеток высокой суммарной энергии связи.

Согласно общей теории (см. § 2.3) наиболее характерными в сложном процессе отвердевания неорганических вяжущих веществ

* Настоящий материал написан лроф. И. А. Рыбьевым.

** Термин «отвердевание» (или твердение) неорганических вяжущих явля­ется условным, так как вяжущее уже состоит из твердых частиц; здесь имеется в виду твердение его в тестообразном состоянии до образования «камня».

ляются две стадии. На первой, стадии исходное высокодисперсное жущее вещество переходит в качественно измененную, метаста-ьную систему. На второй стадии система из нового, метаста-ьного состояния переходит в относительно устойчивое камневид-вещество. По сравнению с исходным вяжущим веществом в со-ав нового, камневидного вещества входят до 60% и более ново-разований и меньшая часть исходного вещества, не успевшего етерпеть деструкционных изменений. Эти две стадии, как отме­нись ранее, не изолированы между собой и накладываются одна

другую без четкой границы раздела. •\ Первая стадия начинается тотчас же с момента объединения не-ганического вяжущего вещества с водой и образованием суспен-яи или пасты определенной концентрации. В возникшей гетероген-'й системе немедленно начинаются и протекают деструкционные оцессы с неполным или полным разрушением самих частиц вя­щего вещества и переходом их в водный раствор. Переход твер-й фазы в раствор является наиболее значимым на этой стадии и ожет быть зафиксирован индикаторами (лакмусом, фенолфталеи-рм и др.), так как водная среда не остается нейтральной, что под-ерждается возрастанием водородного показателя рН. Этот пере-> д в другое агрегатное состояние происходит не одновременно в ношении всех твердых частиц вяжущего вследствие их различных нсперсности и растворимости, поэтому лроцесс усложнен протека­ем как растворения, так и формированием в суспензии (пасте) ке новых, твердых фаз. При растворении происходит, во-первых, спад растворяемого вещества до размера молекул с последую­щи молекулярным взаимодействием и изменением молекулярной руктуры раствора, который сопровождается в нем, во-вторых, теканием определенных химических процессов. Наиболее типич-|м выражением последних является ионная реакция, поскольку ей едшествует расщепление молекул вяжущего вещества на поло-Ительные и отрицательные ионы,

' Различные неорганические вяжущие вещества обладают неоди-iKOBOH растворимостью. Среди них группа труднорастворимых вя-ущих — силикатов, алюмосиликатов или других оксисолеЙ моно-поликремниевых кислот, молекулы которых содержат комплекс-е анионы и активные положительно заряженные ионы Са²⁺, А1³⁺ [Гдр.; при их взаимодействии возникают устойчивые соединения. оме того, твердые частицы этих вяжущих неоднородны по фазо-му составу и представлены агрегатами средних солей с разной гепенью их растворимости. Другая группа вяжущих более одно-дна по своему химическому составу. Она представлена основны-и оксидами, которые обладают большей растворимостью в водной реде, чем труднорастворимые оксисоли. Растворение не протекает Мгновенно, а начинается в суспензиях или пастах с поверхности ердых частиц. С увеличением степени дисперсности частиц вяжу-го растворение ускоряется и облегчается. Так как при растворе-ии происходят не только агрегатные превращения (т. е. твердое

вещество переходит в жидкое состояние), но и химическое взаимо­действие растворенных веществ с растворителем, то этот общий процесс растворения обычно сопровождается выделением тепловой энергии. Рост температуры, как правило, благоприятствует увели­чению скорости растворения, хотя известны некоторые вяжущие вещества, например полуводный сульфат кальция, у которых с по­вышением температуры растворимость в водно^ среде повышается. Деструкции твердых частиц вяжущего вещества при растворении благоприятствует также высокая диэлектрическая проницаемость воды, вследствие которой резко ослабляется (почти в 80 раз *) притяжение между разноименными электрическими зарядами, т. е. сильно уменьшается связь между ионами. Поэтому молекулы даже труднорастворимых солей неорганических веществ в присутствии воды сравнительно легко расщепляются на ионы (диссоциируют). Вяжущие типа оксисолей диссоциируют на ионы металла и ионы кислотных остатков, а вяжущне-основания, которые возникают вследствие реакции основных оксидов с водой, диссоциируют на ионы металла и гидроксильные ионы ОН^-. Так, минералы лорт-ландцементного клинкера — алит — на СазБЮв и белит — Ca2Si0₄ при растворении в воде диссоциируют на ионы кальция и силикат­ные ионы; трехкальциевый алюминат — Са (АЮз)а — на ионы каль­ция и алюминатные ионы; четырехкальциевыЙ алюмоферрит — Ca₃(AI0₃)2-Ca(Fe02)2 — на кальций-ионы, алюминатные и феррит-ные ионы. Молекулы воды вытягивают с поверхности кристалла со­ли в первую очередь положительно заряженные ионы, что ускоряет выпадение из ионной (координационной) решетки отрицательно за­ряженных ионов, т. е. происходит распад системы ионов на состав­ляющие. Аналогичные распады систем в водной среде происходят при использовании других вяжущих — глиноземистого цемента, гипсовых, магнезиальных и др., в основе строения микроструктуры которых находятся ионные кристаллические решетки.

Таким образом, на первой стадии происходит разрушение моле­кулярной структуры части твердых веществ, разупорядочение дви­жения молекул, распад систем нонов.

Деструкция вяжущего вещества, как отмечалось выше, продол­жается в течение длительного периода времени, что зависит от раз­мера частиц, концентрации твердой фазы в жидкой среде, темпе­ратуры, давления и других факторов. Чем сложнее твердые части­цы вяжущего вещества по своему агрегативному составу, тем более сложными являются процессы деструкции с переходом системы в метастабильное состояние.

Вторая стадия процесса отвердевания вяжущих веществ выра­жается в упорядочении частично или полностью разрушенной си-

С ^е1*2

• Согласно закону Кулона: /" ———, где F — сила взаимодействия между

зарядами, ei и- е_г; г —расстояние между центрами ионов; е — диэлектрическая проницаемость растворителя (для воды при_20°С величина е=80).

емы, с переходом ее нз жидкого состояния в другое, более агре-тно устойчивое — твердое состояние. Основным сложным меха-змом перехода из метастабильного состояния раствора в упо-доченное являются ассоциации молекул, ионные реакции, кри-'аллизация, как в процессе химических реакций, так и через пере-Цлщенные растворы.