Выводы по главе

1. В основе взаимодействия гетерогенной цементной системы, характеризующейся наличием активных, энергетически ненасыщенных центров твердой дисперсной фазы и «полярными», кооперативными свойствами жидкой среды, лежат поверхностные явления. При соприкосновении компонентов на границе раздела фаз мгновенно формируется промежуточная энергетическая композиция, включающая активные центры клинкерных зерен, полимолекулярный слой диполей, микропузырьки растворенного газа, частицы коллоидных размеров, молекулы и ионы химических включений.

2. Неравновесность формирующейся в межфазной зоне промежуточной энергетической композиции определяется полиминеральным составом подложки, ее молекулярной шероховатостью, избирательным (локальным) характером адсорбции кластеров воды и прочими факторами, приводящими к появлению пористого, «доменного» полимолекулярного ДЭС с наличием на поверхности клинкерных зерен под дипольными сводами огромного количества энергетически нескомпенсированных зарядов, что стимулирует последующее протекание и развитие электроповерхностных явлений.

3. Взаимодействие цементных минералов с водой осуществляется посредством образования на границе раздела фаз неравновесного ДЭС, с его развитием (аккумулированием собственной энергии), достижением критического значения и распадом (химизмом процесса). Данный аспект находится в полном соответствии с фундаментальным положением химической кинетики гетерогенных реакций, предусматривающем переход системы из одного состояние в другое через ее промежуточное состояние – состояние активированного комплекса с более высоким энергетическим уровнем, по сравнению с исходным и конечным состоянием системы.

4. Элементарный гидратационный акт включает последовательность этапов:

– адсорбцию кластеров воды активными центрами клинкерных частиц, формирование на границе раздела фаз неравновесного (пористого) энергетического комплекса;

– постепенное разрушение сетки водородных связей граничного слоя воды, локализацию диполей у адсорбционных центров;

– повышение плотности заряда (ξ -потенциала) двойного слоя, возбуждение системы (индукционная стадия);

– достижение критического состояния (перенапряжения) комплекса, разрушение Са–О-связей и молекул воды, появление активных элементов;

– быстротечное химическое взаимодействие компонентов с образованием гидратных продуктов, в виде аморфных локальных скоплений покрывающих поверхность цементных зерен;

– потребление последними порции диполей (формирование очередного энергетического комплекса), развитие в межзерновых пустотах вакуума, самоорганизация (стяжение) частиц вяжущего.

5. В начальный период «нормального» твердения (до максимума тепловыделения) моменты химического взаимодействия компонентов, самоорганизации цементной системы протекают циклически, стадийно (через каждые 90±10 мин на основе обычных цементов). По мере гидратации активных зон (снижения поверхностной энергии) клинкерных зерен, уменьшения в системе активных диполей интервалы между актами гидратообразования (индукционные периоды) закономерно увеличиваются, к суткам твердения исчисляются часами, месяцам – сутками, годами – месяцами, десятилетия – годами.

6. Последовательные гидратационные преобразования приводят к стдийному заполнению гидратом поверхности клинкерных зерен, самоорганизации последних под действием развивающегося в межзерновых пустотах вакуума, появлению и уплотнению контактных зон посредством гидросиликатных прослоек, формированию микробетона – не кристаллического продукта, а материала, состоящего из поверхностно гидратированных частиц (выполняющих важную структурообразующую роль «крупного заполнителя»), соединенных в единое целое аморфными новообразованиями.

7. Гидратация цементных минералов сопровождается гидролизом силикатной части клинкера с преимущественным выбросом в жидкую среду ионов кальция. Гидролизные «остатки» (SiO₄)^4- остаются на поверхности зерна, связываются с высокореактивными продуктами распада молекул воды, образуя водонепроницаемый барьер, делающем маловероятным проникновение гидратационного фронта вглубь плотного тела клинкерного зерна, в связи с чем такие понятия, как «глубина гидратации цемента», «степень использования клинкерного фонда» и т.п., должны относиться не к глубинному, а поверхностному уровню.

8. Твердение цементных систем – одновременное и тесным образом взаимосвязанное протекание структурообразующих и деструктивных процессов. Развивающийся в межзерновом пространстве вакуум является позитивным фактором, «движущей силой» самоорганизации системы, становления цементного камня и бетонов; продолжающееся электрохимическое взаимодействие компонентов условиях формирующейся или сформировавшейся структуры приводит к внутренним напряжениям, периодическому ослаблению структурных связей, «пилообразному» (при благоприятных условиях) росту прочности цементного камня и бетонов или (при неблагоприятных) – сбросам прочности и разрушению последних.

9. Характерной особенностью микробетона является наличие на гидратированной поверхности клинкерных зерен локально рассредоточенных относительно равновесных структур «остаточные негидратрованные активные центры – адсорбированные кластеры», которые при стабильных внешних условиях сохраняются неопределенно продолжительное время. Данные структуры (своеобразные «мины замедленного действия») легко обнаруживаются электронной микроскопией в виде сферических пор и цилиндрических каналов в гидратированной массе с размером от долей микрона и менее.

10. Рассмотрены природа и динамика развития некоторых сопровождающих структурообразование цементных систем свойств (пластической прочности, тепловыделения, электрофизических параметров и др.), косвенно прочих задач в области бетоноведения следует руководствоваться не сквозьрастворной (кристаллизационной) схемой, а поверхностным (топохимическим) механизмом, дающем логическую картину развития процесса с учетом его энергетики и «движущих сил», динамики сопровождающих твердение свойств и явлений, «скачкообразности» отвердевания, единства и неразрывности позитивных и негативных аспектов, позволяющем, в итоге, разработать комплекс технологических мер малоэнергоемкого производства железобетонной продукции с повышенными эксплуатационными свойствами. подтверждающих базовые элементы представленной теоретической концепции (стадийность и поверхностность процесса, независимость его качественной стороны от В/Ц и заполнителей и др.). Характерные переломные точки кинетических кривых этих свойств могут быть использованы для решения конкретных практических задач (характеристики вяжущих, оптимизации параметров твердения, технологических воздействий и др.).

11. Для объяснения особенностей твердения цементных систем на основе клинкерных вяжущих, действия различных технологических факторов и прочих задач в области бетоноведения следует руководствоваться не сквозьрастворной (кристаллизационной) схемой, а поверхностным механизмом, дающем логическую картину развития процесса с учетом его энергетики и «движущих сил», динамики сопровождающих твердение свойств и явлений, «скачкообразности» отвердевания, единства и неразрывности позитивных и негативных аспектов, позволяющем, в итоге, разработать комплекс технологических мер малоэнергоемкого производства железобетонной продукции с повышенными эксплуатационными свойствами.