Загальні фізико-хімічні властивості в’яжучих речовин

Тема 12. Хімія в’яжучих речовин

До фізико-хімічних властивостей в’яжучих речовин належать дисперсність, пластичність і здатність до тверднення.

Дисперсність в’яжучих речовин і значення ступеня дисперсності. В’яжучі речовини являють собою дисперсні матеріали. Одержання більшості будівельних матеріалів і виробів із в’яжучих речовин засноване на тому, що в’яжуча речовина взаємодіє з водою з утворенням продуктів реакції, що зумовлюють процес тверднення.

Однією із важливих умов, що забезпечують активність в’яжучих речовин стосовно води, служить досить високий ступінь їх дисперсності.

Із зростанням ступеня дисперсності цементу, скорочуються терміни, необхідні для одержання бетонів заданої міцності.

У технології в'яжучих речовин звичайно прагнуть до дуже тонкого подрібнення сировинних матеріалів і одержаних з них в’яжучих.

Пластичність в’яжучого тіста і пластифікуючі поверхнево-активні добавки. В’яжучі речовини при замішуванні з водою утворюють практично однорідну пастоподібну суміш, що називається в’яжучим тістом. Це тісто являє собою висококонцентровану суспензію частинок вапна, гіпсу або цементу у воді.

В’яжуче тісто має здатність під впливом зовнішньої механічної дії деформуватись без порушення суцільності і зберігати одержану форму, коли дія зовнішньої сили припиняється. Таку властивість називають пластичністю.

При хорошій пластичності маси прискорюються й здешевлюються операції її замішування, вкладання, формування і ущільнення. Разом з тим застосування досить пластичних мас сприяє підвищенню щільності й однорідності готових виробів.

Морозостійкість, міцність, опір матеріалу корозійним впливам, за інших рівних умов, звичайно тим вищі, чим однорідніша структура даного матеріалу. Причини, що зумовлюють пластичність в’яжучого тіста, пов’язані з особливими властивостями тонких шарів води, що прилягають до поверхні твердих частинок. Властивості води в такій плівці відрізняються від властивостей рідкої води і наближаються до її властивостей в кристалічному стані.

Напівтверді водні оболонки виконують в в’яжучому тісті подвійну функцію: вони слугують і зв’язуючою речовиною, і змазкою. Ці оболонки надають тісту певну стійкість і разом з тим полегшують ковзання твердих частинок одна по одній.

На практиці прагнуть до підвищення пластичності бетонних і розчинних сумішей, щоб їх було легше перемішувати, укладати, ущільнювати. Для цього збільшують об’єм в’яжучого тіста у бетонній суміші. Якщо підвищити пластичність бетонної суміші додаванням однієї тільки води, то при цьому зменшується міцність бетону. Та частина води, що хімічно не була зв’язана в’яжучою речовиною, випаровується з бетону. Пори, що утворюються, зменшують його міцність і довговічність.

Останнім часом стали застосовувати для зниження кількості води і зберігання пластичності поверхнево-активні речовини.

Існують 3 групи поверхнево-активних речовин.

1. Повітрявтягуючі добавки. До них належать натрієві мила смоляних кислот, наприклад, абістинової С₁₉Н₂₉СООН. Ці добавки утворюють піну, залучаючи повітря в суміш. Повітря збільшує об’єм в’яжучого тіста і підвищує пластичність бетонної суміші.

2. Добавки гідрофілізуючого типу. Представник – сульфітно-спиртова барда, що утворюється при сульфітному варінні целюлози. Являє собою кальцієві солі лігносульфонових кислот:

,

де R – лігніногрупа (лігнін – це природний полімер, що міститься в деревині).

Частинки лігносульфонату адсорбуються на частинках цементу, в результаті чого сили взаємного зчеплення частинок в’яжучої речовини послабляються.

3. Добавки гідрофобізуючого типу. Це нафтенові кислоти, вищі синтетичні жирні кислоти та їх водорозчинні солі.

Загальна формула нафтенових кислот C_nH_2n-1COOH, де 8≤ n ≤13. Промислове джерело – лужні відходи, що утворюються при очищенні дестилатів нафти їдким натром. Ці відходи називаються милонафтом. З милонафта одержують технічні нафтенові кислоти – асидол. Синтетичні жирні кислоти одержують окисненням парафіну. Частинки, на поверхні яких орієнтовані молекули або йони нафтенових або жирних кислот, здатні легко ковзати одна по одній.

Процеси тверднення в’яжучих речовин. Тверднення в’яжучих речовин, тобто перетворення пластичного в’яжучого тіста в тверде каменевидне тіло, відбувається в результаті хімічних і фізико-хімічних процесів, специфічних для кожного в’яжучого.

В процесі тверднення прийнято розрізняти два періоди: тужавлення і власне тверднення.

Початку тужавлення відповідає момент, коли в’яжуче тісто, що має пластичність, починає густіти і втрачає пластичність.

Далі в’яжуче тісто все більше і більше густіє і поступово перетворюється в тверде тіло, яке ще не має практично міцності. Цей момент вважають закінченням тужавлення.

В подальшому, в результаті хімічних і фізико-хімічних процесів відбувається власне тверднення, яке супроводжується ростом міцності.

При твердненні в’яжучих речовин відбуваються дуже складні фізико-хімічні процеси, тому досі не розроблено спільної теорії тверднення для основних груп в’яжучих речовин.

Дата добавления: 2015-05-24