Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






Физико-химические свойства вяжущих веществ






 

Основными физико-химическими свойствами вяжущих веществ являются: дисперсность, пластичность, способность к твердению.

1.5.1. Дисперсность. Для производства строительных материалов необходимо, чтобы используемые вяжущие вещества обладали высокой гидравлической активностью, т.е. активно взаимодействовали с водой. Гидравлическая активность возрастает в соответствии с законом действия масс применительно к гетерогенным системам, с увеличением степени дисперсности вяжущих веществ, размер частиц которых колеблется от 1 до 40 мк. Один из основоположников химии вяжущих веществ – В. К. Дементьев в начале 20 века экспериментально подтвердил, что с увеличением степени дисперсности повышается прочность строительных материалов. По его данным, прочность на сжатие образцов из тонкомолотого цемента достигла через три года 420 кг/см2, а из грубомолотого – лишь 175кг/см2. Современные исследования показали, что достаточно увеличить удельную поверхность вяжущих веществ на 500-1000 см2/г, как прочность бетона в суточном возрасте повышается в два раза, но при этом увеличиваются усадки, развивающие трещины в панелях.

1.5.2. Пластичность. Пластичность это способность деформироваться под влиянием внешнего механического действия, без нарушения сплошности, и сохранять приданную форму при отсутствии внешнего воздействия.

Пластичность вяжущего теста, образованного при смешивании с водой вяжущих веществ, обусловлена особыми свойствами поверхностных слоев воды. Свойства воды, непосредственно прилегающей к частицам вяжущего вещества, аналогичны ее свойствам в кристаллическом состоянии. Вода в связанном состоянии, обладая толщиной слоя в несколько долей микрона, выдерживает давление в несколько граммов на 1 см2. Полутвердые водные оболочки являются одновременно и связывающим веществом, и смазкой. Благодаря этому возможно скольжение твёрдых веществ и их деформация.

Для получения пластичных и хорошо формируемых смесей следует вводить больше воды, чем это требуется для затворения вяжущего материала. Однако несвязанная вода, испаряясь, образует воздушные поры, которые снижают прочность и долговечность материала. С помощью ПАВ, изменения формы и размера кристаллов, их удельной поверхности и др. можно снизить количество требуемой воды, уменьшить расход вяжущих веществ и одновременно сохранить достаточную пластичность.

1.5.3. Способность к твердению. Процесс твердения вяжущих веществ это одна из сложных проблем. В результате физико-химических процессов пластичное вяжущее тесто превращается в твердое камневидное тело. В процессе твердения различают два этапа: схватывание (потеря пластичности теста) и собственно твердение (набор прочности). Укладка и уплотнение бетонных смесей производится в тот момент, когда смесь еще не потеряла пластичности, поэтому следует учесть сроки начала и конца схватывания. Продолжительность схватывания характеризует структурообразование вяжущего теста. Постепенно материал твердеет и прочность его нарастает. Различают три вида твердения: гидратационное, карбонатное, гидросиликатное.

Рассмотрим механизм гидратационного твердения, происходящего при взаимодействии вяжущего вещества с водой. Так, одна из первых, кристаллизационная теория Ле-Шателье (1882 г.) объясняет твердение как результат образования насыщенного раствора и выделения из него кристаллических продуктов гидратации.

Согласно коллоидной теории Михаэлиса (1892 г.), молекулы воды постепенно проникают в кристаллическую решетку минералов исходного вяжущего вещества. При этом образовавшиеся гели затвердевают, так как обезвоживаются в результате связывания воды. А.А. Байков (1923 г.) рассматривал процесс твердения по стадиям: насыщение (подготовительная), коллоидация и кристаллизация.

В стадии насыщения частицы вяжущего вещества, растворяясь на границе фаз вода/твердое тело, образуют насыщенный раствор и гидратируются. В стадии коллоидации гидратные новообразования, менее растворимые в воде, чем исходные соединения, образуют пересыщенный раствор. Из пересыщенного раствора, который можно считать пересыщенным гелем, медленно выделяется кристаллический сросток. Одновременно гель обезвоживается и освободившаяся вода гидратирует частицы исходного вяжущего. В стадии кристаллизации происходит окончательное твердение и образование твердого камневидного тела. Все три стадии не следуют одна за другой, но накладываются одна на другую. Карбонатное твердение, характерное для воздушной гидратной извести, и гидросиликатное, которое происходит при автоклавной обработке известково-песчаных смесей, рассмотрены ниже.

В настоящее время с появлением новых методов исследования, таких как рентгенография, электронная микроскопия и др. – процесс твердения представляется более сложным. Однако до сих пор единой теории твердения не существует. Наиболее значительными являются работы П. А. Ребиндера и его сотрудников, посвященные физико-химическим основам структурообразования.

С термодинамической точки зрения вяжущие вещества обладают избытком свободной энергии и в воде самопроизвольно переходят в гидратные новообразования с меньшим запасом энергии. Термодинамика учитывает начальное и конечное состояние системы независимо от пути реакции.






© 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.