КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Тема : Коллоидно-химические явления в технологии вяжущих материалов
Лекция № 11. Вопросы 1. Характеристика дисперсных систем? Что является мерой дисперсности? 2.По каким признакам классификацируются дисперсные системы? 3.Какие методы получения коллоидных систем существуют? 4. Гели кремниевой кислоты.
1. По какому принципу делят коллоидные вяжущие вещества? 2. Влияние на свойства твердеющего материала размера частиц.
Синтез прочности твердеющих вяжущих веществ обусловлен совокупностью процессов, среди которых важное место занимает образование соединений коллоидной дисперсности. Размер частиц продуктов гидратации изменяется от коллоидных до кристаллов, видимых под микроскопом. По этому принципу вяжущие вещества могут быть разделены на три группы. 1. Вяжущие, действие которых почти полностью обусловлено образованием коллоидных продуктов. К этой группе относится портландцемент, твердеющий при обычных температурах с образованием гидросиликатов кальция. Наличие в портландцементе ионов А13+, Fе3+ и SO42- существенно не влияет на ход процесса гидратации, за исключением самой ранней стадии. Тесто, приготовленное из чистого трехкальциевого силиката С3S (ЗСаО∙SiO2), схватывается и твердеет в основном так же, как и тесто, изготовленное из портландцемента. Продуктами твердения теста из С3S являются гидросиликаты кальция и Са(ОН)2. Так же схватывается и твердеет тесто, приготовленное из двухкальциевого силиката С2S(2СаО∙SiO2). Однако при этом образуется лишь тоберморитовый гель с небольшим содержанием Са(ОН)2. Процесс этот продолжительный, что объясняется медленным взаимодействием β-С2S с водой. Конечная прочность теста из β-С2S такая же, как и прочность тестер C2S.
2. Вяжущие, действие которых почти полностью обусловлено образованием кристаллических продуктов. К этой группе относятся магнезиальные цементы и строительный гипс на основе полуводного гипса. Микроскопические исследования полностью затвердевшего камня, полученного из этих материалов, показывают, что он состоит из плотно упакованной массы кристаллов. На очень ранней стадии схватывания этих вяжущих образуются частицы коллоидного и субмикроскопического размера. Однако по мере твердения они, по-видимому, замещаются более крупными кристаллами. 3. Вяжущие, действие которых обусловлено образованием как коллоидных, так и кристаллических продуктов. Так, прочность рульфатно-шлаковых цементов в начальные сроки твердения, по-видимому, зависит главным образом от возникновения кристаллов эттрингита, тогда как в более поздние сроки все более важную роль играют гидросиликаты кальция. При твердении алюминатных цементов в нормальных условиях на прочность влияют как кристаллические продукты — САН10(СаО-А1203∙10Н2О) и С2АН8(2САО∙АlО3-8Н2О), так и коллоидный А1(ОН)3. Существует оптимальное соотношение кристаллических и коллоидных составляющих. Твердение может быть связано с образованием как кристаллических, так и коллоидных продуктов, либо продуктов обоих типов. Размер частиц продуктов влияет на ряд свойств твердеющего материала. Одно из них — влажностные деформации, |т. е. объемные деформации, возникающие при изменении влажности атмосферы, в которую материал помещен. При прочих равных условиях цементы, содержащие больше кристаллических гидратных новообразований, характеризуются меньшими влажностными деформациями, чем цементы, состоящие в основном из коллоидных продуктов. Предполагают, что они отличаются повышенной устойчивостью к химическим воздействиям. Продукты гидратации вяжущих способны срастаться, образовывая монолит. Связь между частицами наряду с чисто механическим упрочнением за счет формирования переплетающихся волокон и армирующим действием кристаллов, распределенных в твердеющем тесте, обеспечивается химическими силами связи, действующими по местам фазовых контактов.
Несмотря на значительные успехи в химии и технологии вяжущих веществ, до настоящего времени существуют разногласия во взглядах на процессы гидратации и гидролиза и особенно на взаимосвязь этих явлений с формированием пространственных структур в дисперсиях и соответственно синтезом прочности материалов: большинство исследователей трактуют стадию взаимодействия кристаллов с водой как топохимическую, т. е. сопровождающуюся присоединением поверхностью кристаллов молекул воды или ионов Н+ и ОН- с образованием гидратированного слоя небольшой толщины и последующим переходом частично или полностью гидратированных ионов в водный раствор. Значительный вклад в развитие топохимического механизма гидратации внесли Д. Джеффри, X. Функ, О. П. Мчедлов-Петросян, В. В. Тимашев, И. П. Выродов, Р. Кондо и др. Многие исследователи считают, что при твердении вяжущих возможны кристаллизационные и коллоидационные процессы. При этом более растворимые соединения (например, гипс) гидратируются через раствор, а малорастворимые (силикаты кальция и др.) - топохимически. Электронно-микроскопические исследования затвердевшего цементного камня свидетельствуют, что значительная часть гидратированной цементной массы состоит из плохо закристаллизованных гидросиликатов кальция. Наряду с гидроксидом кальция наблюдаются кристаллические образования гидросульфоалюминатов, которые участвуют в создании первичной кристаллической структуры. Рис. 18 иллюстрирует изменение свойств цементного камня при его гидратации. В начальныйпериод гиратации при соприкосновении частиц цемента с водой на контактной поверхности начинают идти реакция растворения кристаллов безводных минералов и результатом их протекания является насыщение воды затворения ионами Са2+, S042-, ОН-, К+, Nа+ и др. Рис. 18. Зависимость изменения характеристик системы цемент — вода от времени взаимодействия:
пористость (1) и прочность (2) цементного камня, содержание в системе коротковолокнистых гидросиликатов (3)и гидроксида (4) кальция С4(А,F)Н13 (5),моносульфата кальция (6) и эттрингита (7)
Увеличение содержания элементов в растворе во времени обусловлено растворением минералов, а снижение их содержания вызывается вступлением их в реакцию друг с другом или с исходным вяжущим с образованием новых водосодержащих соединений — кристаллогидратов. После достижения пересыщения из раствора кристаллизуются Са(ОН)2 и эттрингит, образующие осадки в виде плотной корки на частичках цемента, которая затрудняет диффузию воды к негидратированной их части и замедляют тем самым процесс гидратации. На последующих стадиях процесса гидратации происходит выделение кристаллов большого числа гидратов. Усиленное образование мельчайших частиц гидросиликатов
Дата добавления: 2014-12-07; Просмотров: 507; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |