www.chms.ru - вывоз мусора в Люберцах


Почему витражи поражают или древнее искусство в интерьере


Панно в интерьере - модно, роскошно и практично


Наливные полы с 3D-эффектом - современное чудо дизайна


Что такое морской стиль и как его применить для оформления дома?


Почему эклектика в интерьере так популярна?

Перейти на главную  Журналы 

0 1 2 3 4 5 6 [ 7 ] 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113

для данного цемента и в основном не зависит от ВЩ смеси и степени гидратации. Следовательно, на всех стадиях гидратации образуется гель со сходными свойствами и продолжающаяся гидратация не влияет на уже образовавшиеся продукты. При увеличении общего объема геля с развитием гидратации, увеличивается также и объем пор геля. С другой стороны, объем капиллярных пор уменьшается с развитием гидратации.

Величина пористости, равная 287о, означает, что поры геля занимают пространство, эквивалентное около 1/3 объема твердой фазы геля. Отношение поверхности твердой фазы геля к ее объему равно соответст-

вующему отношению для сферы диаметром около 90 А. Это не должно истолковываться таким образом, что гель состоит из сферических элементов; его частицы в основном имеют вид волокон. Связки таких волокон образуют сетку, содержащую более или менее аморфное промежуточное вещество.

Пористость геля можно выразить и другим способом, считая, что объем пор превышает примерно в три раза объем воды, достаточный для образования мономолекулярного слоя на всей поверхности твердой фазы теля.

Определение адсорбции воды позволяет установить, что удельная поверхность геля равна примерно 5,5X10 см/см, или около 2 млн. см/г. Для сравнения напомним, что удельная поверхность негидратированного цемента находится в пределах 2000-5000 см/г. В связи с рассмотрением пористой структуры уместно заметить, что цементный камень, полученный при автоклавной обработке при высоком давлении, имеет удельную поверхность лишь около 70 000 см/г. Это указывает на совершенно различный размер частиц продуктов гидратации при высоком давлении и высокой температуре. Представляется, что пропаривание приводит к образованию почти полностью микрокристаллического вещества.

Удельная поверхность цемента, твердевшего в нормальных условиях, зависит от температуры твердения и химического состава цемента. Было показано, что отношение удельной поверхности к весу неиспаряющейся воды (которая пропорциональна величине, определяемой уравнением 0,23(Сз5) +0,32 (CsS) +0,317(СзА) + 0,368(C4AF), где символы в скобках обозначают процентное содержание соответствующих клинкерных минералов в цементе. Как видно, имеются небольшие различия в величинах коэффициентов для трех последних минералов, и это указывает на то, что удельная поверхность цементного камня мало меняется при изменении состава цемента. Сравнительно низкий коэффициент для СзЗ есть следствие того, что C3S образует большое количество микрокристаллов Са(0Н)2, которые имеют удельную поверхность намного ниже, чем гель.

Пропорциональная зависимость между весом воды, образующей мономолекулярный слой на поверхности геля, и весом неиспаряющейся воды в тесте для данного цемента означает, что гель с примерно одинаковой удельной поверхностью образуется в течение всего процесса гидратации, т. е. происходит постоянное образование частиц одинакового размера. При этом размеры уже образовавшихся гелевых частиц не изменяются. Однако это не характерно для цемента с высоким содержанием C2S. 26



МЕХАНИЧЕСКАЯ ПРОЧНОСТЬ ЦЕМЕНТНОГО ГЕЛЯ

существуют две классические теории твердения и роста прочности цемента е так, ле шателье в 1882 г. открыл, что продукты гидратации цемента имеют меньшую растворимость, чем исходные компоненты, вследствие чего гидраты выделяются из пересыщенного раствора. выделившиеся из раствора гидраты представляют собой переплетенные удлиненные кристаллы с высокими адгезионными и когезионными свойствами.

по коллоидной теории, выдвинутой михаэлисом в 1893 г., кристаллический гидроалюминат, гидросульфоалюминат и гидроокись кальция обеспечивают первоначальную прочность. насыщенная известью вода взаимодействует с силикатами с образованием почти нерастворимого гидросиликата кальция в виде студенистой массы. эта масса постепенно затвердевает вследствие потери воды как за счет внешнего высыхания, так и за счет гидратации внутренних негидратированных ядер цементных зерен.

в свете современных знаний представляется, что эти обе теории содержат элементы истины и не противоречат одна другой. так, в частности, специалисты в области коллоидной химии выяснили, что многие, если не большинство, коллоиды состоят из кристаллических частиц. эти частицы имеют малые размеры и, как следствие, большую площадь поверхности, что придает им свойства, отличающие их от обычных твердых веществ. коллоидные свойства в большей степени определяются площадью поверхности частиц, а не неоднородностью их внутреннего строения.

было установлено, что после перемешивания портландцемента с большим количеством воды образуется в течение нескольких часов раствор, пересыщенный са(0н)2 и содержащий гидросиликат кальция в ме-тастабильном состоянии. этот гидрат быстро выделяется согласно теории ле шателье; последующее твердение может быть следствием удаления воды из продуктов гидратации, как полагал михаэлис.

дальнейшие экспериментальные работы показали, что гидросилика-ты кальция в действительности образуются в виде чрезмерно малых (субмикроскопических) переплетающихся кристаллов, которые имеют свойства геля. при перемешивании цемента с небольшим количеством воды степень кристаллизации, по-видимому, меньше, поэтому образуются кристаллы искаженной формы. таким образом, спор ле шателье и ми-хаэлиса в значительной степени сводится к вопросу о терминологии, так как мы имеем дело с гелем, состоящим из кристаллов.

Теория твердения цемента была разработана А. А. Байковым [19], который развил представления Ле Шателье и Михаэлиса. В далньейшем в теорию твердения на основании новых данных внесли большой вклад советские ученые: В. Н. Юнг [2], В. В. Журавлев [20], Ю. М. Бутт и В. В. Тимашев [21, 22], С. Д. Окороков [23, 24], А. Ф. Полак [25], В. Б. Ратинов [17, 18], В. Б. Ратинов, А. Е. Шейкин [28], П. А. Ре-

биндер и Е. Е. Сегалова О. П. Мчедлов-Петросян [30

13, 14, 26, 27], А. Е. Шейкин [11], Н. А. Торопов [6], и др. {Прим. ред.)



Для удобства считают, что термин «цементный гель» охватывает и кристаллическую гидроокись кальция. Таким образом, гель означает связную массу гидратированного цемента в виде максимально плотного цементного камня, т. е. содержащего в себе только поры геля; характерная пористость геля составляет около 28%. Истинная природа прочности геля не полностью раскрыта, но, вероятно, ее суть заключается в наличии двух типов когезионных связей.

Первый тип связей - физическое притяжение между твердыми поверхностями, разделенными только небольшими порами геля диаметром

15-20 А; это притяжение обычно вызывается ван-дер-ваальсовыми силами.

Источником второго типа когезии служат химические связи. Так как. цементный гель является ограниченно набухающим веществом (т. е. частицы не могут диспергироваться при добавлении воды), то, по-видимому, частицы геля перекрестно соединены химическими связями. Эти связи намного сильнее ван-дер-ваальсовых сил, однако химические связи охватывают только небольшую часть пограничных частиц геля. С другой стороны, большая площадь поверхности, такая, как, например, у цементного геля, не является необходимым условием получения высокой прочности, что показывает, например, развитие чрезвычайно высоких гидравлических свойств в цементном камне с небольшой удельной поверхностью, полученной при автоклавной обработке.

Таким образом, мы не можем установить относительную роль физических или химических связей, но нет сомнения в том, что и те и другие способствуют получению высокой прочности цементного камня.

ВОДА В ЦЕМЕНТНОМ КАМНЕ

О присутствии воды в цементном камне уже неоднократно упоминалось. Цементное тесто является гигроскопическим веществом вследствие гидрофильного характера частиц цемента и наличия в нем субмикроскопических пор. Фактическое содержание воды в цементном камне зависит от влажности окружающей среды. В частности, капиллярные поры из-за их сравнительно большого размера осушаются в тех случаях, когда относительная влажность окружающей, среды падает ниже примерна 45%, в порах геля вода адсорбируете даже при очень низкой влажности среды.

Таким образом, можно видеть, что вода в цементном камне может удерживаться с различной степенью прочности связи. С одной стороны, имеется свободная вода, с другой - химически связанная, образующая определенную часть гидратированных соединений. Между этими двумя крайними категориями находится вода геля, которая может удерживаться в цементном камне различными силами.

Вода, удержанная поверхностными силами частиц геля, называется адсорбционной водой. Часть этой воды, которая по данным некоторых исследователей удерживается между поверхностями определенных плоскостей в кристалле, называется цеолитовой водой.



0 1 2 3 4 5 6 [ 7 ] 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113