Кинетика твердения

Кинетика изменения концентрации вещества (в виде ионов) в воде при затвердевании вяжущих представляет большой теоретический и практический интерес, так как позволяет установить, какая стадия и в какой момент времени определяет процесс твердения. Ускоряя эту стадию, можно ускорить процесс твердения.

При гидратационном твердении вяжущего вещества последовательно происходит растворение исходной фазы и кристаллизация из перенесенных растворов конечной фазы по следующей схеме:

А→ Б→ В,

где А – исходное вещество; Б – ионы вещества, растворяющегося в воде; В – гидратные новообразования. Кинетические кривые изменения концентрации исков при затворении вяжущего вещества носят типичный характер независимо от рода вяжущего и представлены на рис. 2.

Рисунок 2 – Характер кинетических кривых изменения концентрациипри гидратации мономинерального вяжущего вещества (1 и 1'), его растворения без кристаллизации новообразований (2), кристаллизации без восполнения раствора (3)

Максимум кривой 1' сдвигается при повышении температуры влево, при понижении – вправо. При отсутствии кристаллизации процесс выражает кривая 2. При связывании ионов и выкристаллизации их кинетика изображается кривой 3. Максимум на кривой 2 свидетельствует, что растворение вяжущего обеспечивает поступление в жидкую фазу большего количества вещества, чем то, которое необходимо для образования новой фазы.

Правее максимума на кривой 3, растворяющееся вяжущее не в состоянии полностью восполнить количество вещества, ушедшего на кристаллизацию.

В точке максимума 3 наблюдается равенство между суммарным поступлением вещества в жидкую фазу вследствие растворения вяжущего, и его уводом при кристаллизации.

Баланс (в пересчете на безводные вещества) между количеством растворившегося вяжущего и количеством вещества, находящимся в растворе и выпавшим из него в виде новообразований, выражается формулой:

∆ m₁+ ∆ m₂ + c_τ = const

где c_τ , –концентрациявяжущеговеществавмоментвремени τ,

∆ m₁=m₁-m_1.0; ∆ m₂=∆ m₂-m_2.0; m₁ и m₂ – соответственно масса вяжущего иновойфазыгидратавмоментвремени τ; m_1.0, m_2.0 – то же в начале опыта. Содержание исходного и конечного продуктов, а также концентрация растворенного вещества изменяется в соответствии с рис. 3.

Рис. 3. Типичные кинетические кривые убыли исходного вещества (1), образования

нового соединения (2) и изменение концентрации вещества в растворе (3)

для последовательно протекающей реакции гидратации вяжущего