Физическая химия силикатов и других тугоплавких соединений - Горшков В.С.
ISBN 5-06-001389-8
Скачать (прямая ссылка):
IV — уПЛОТНеНие ГИДрОСИЛИКаТНОГО ГеЛЯ При СНИЖеНИИ Афэп в
течение непродолжительного времени за счет перекрывания двойных электрических слоев частиц геля;
V — формирование кристаллической структуры гидроалюминат-ной природы (Л^-фазы);
VI — преимущественного развития гидросиликатной структуры,
VII — изменение направления массопотоков, сопровождающееся изменением знака потенциала течения, свидетельствующее о возникновении диффузионных термоосмотических потоков внутри бетона при резком охлаждении среды в камере твердения.
Предлагаемый способ определения электроповерхностного потенциала массоэнергопереноса в бетоне при его тепловлажностной обработке является одним из непрерывных методов контроля процессов твердения различных видов цементных вяжущих.
Электрокинетические явления, связанные с возникновением двойного электрического слоя на границе раздела двух фаз-—коллоидно-дисперсных частиц минеральных вяжущих и дисперсионной жидкой средой, предопределяют многие физико-химические процессы, протекающие как в гидратирующихся вяжущих, так и в затвердевшем цементном камне (бетоне).
А. А. Старосельский с сотр. исследовали изменение ^-потенциала цементного камня во времени и взаимосвязь этого показателя с процессами гидратации и структурообразования вяжущего. Исследования проводили на дисках диаметром 100 мм и толщиной 5 мм, изготовленных из портландцемента при водоцементном отношении 0,25; 0,4 и 0,5. Используя электроосмотическую ячейку, в которой перенос жидкости определяли с помощью градуированных капилляров, фиксацию ^-потенциала проводили через 28 сут и 2, 3, 4, 5, 6 месяцев. Обнаружено, что ^-потенциал в зависимости от состава и структуры цементного камня изменяется в широких пределах. ^-Потенциал в системе цементный камень — водный раствор (солей, оснований, кислот) представляет суммарную характеристику различных по значению и знаку поверхностных зарядов. Образующиеся в процессе гидратации СБ3 и СгЭ гидросиликаты кальция обусловливают отрицательный знак электрокинетического потенциала, в то время как при гидратации С3А и С4АР — положительный. Образование двойного электрического слоя при гидратации СгЭ происходит по схеме
{[Са25Ю,]т¦ п БЮ44--4 (л - х) Н+} 4л:Н+
Такой предполагаемый вид имеет мицелла СгЭ в начальной стадии гидратации. Образующиеся в реакционной среде ионы Са24", имеющие большие заряд и размеры, чем ион Н+, вытесняют его из диффузного и адсорбционного слоев, понижая тем самым ^-потенциал.
Значение и знак ^-потенциала цементного камня, как установлено в этой работе, определяются интенсивностью протекания процессов гидратации цемента. По мере повышения степени гидратации цемента ^-потенциал снижается. Суммарное изменение ^-потенциала на разных стадиях гидратации зависит от минерального состава цемента.
Определение знака заряда частиц. Знак заряда коллоидных частиц можно установить путем наблюдения за их движением при пропускании постоянного тока через золь. При этом частицы поло-
155
154
жительно заряженных золей перемещаются в направлении движения тока, а отрицательно заряженные — в противоположном направлении (явление электрофореза). Частицы глинистых суспензий и кремниевой кислоты несут отрицательный заряд, а золи гидрокси-дов железа и алюминия — положительный. Поэтому последние вызывают коагуляцию гидрозолей кремниевой кислоты, а продукты осаждения представляют собой скоагулированные смеси.
Для определения заряда частиц неизвестного золя к нему прибавляют золь гидроксида железа (положительный заряд) или золь сульфида мышьяка (отрицательный заряд). При этом необходимо иметь в виду, что существует оптимальная концентрация, обеспечивающая осаждение. При недостатке золя осадителя происходит неполное осаждение, а при большом избытке одного из золей не произойдет осаждения. Тогда у частиц, присутствующих в меньшем количестве, изменится заряд.
На скорость движения частиц при электрофорезе особое влияние оказывает размер этих частиц. При этом скорость движения увеличивается с уменьшением размера частиц.
Для положительных и отрицательных гидрозолей процесс коагуляции противоположно заряженными ионами электролитов различен. Анионы кислот (гидроксильные ионы) осаждают положительно заряженные гидрозоли, а катионы металлов и водородные ионы способствуют коагуляции отрицательно заряженных гидрозолей.
5.2. УСТОЙЧИВОСТЬ И КОАГУЛЯЦИЯ КОЛЛОИДНЫХ СИЛИКАТНЫХ СИСТЕМ
Высокоразвитая поверхность коллоидных систем обусловливает большой избыток свободной поверхностной энергии, что делает эти системы термодинамически неустойчивыми и стремящимися к уменьшению межфазной энергии. Это вызывает нарушение агрега-тивной устойчивости коллоидной системы, уменьшение степени дисперсности и объединение (слипание) частиц под действием молекулярных сил в агрегаты, т. е. происходит коагуляция, а система называется агрегативно неустойчивой.
Самопроизвольно коагуляция коллоидных систем протекает чрезвычайно медленно. В основном она происходит в результате воздействия внешних факторов — механических воздействий, электрического тока, изменения температуры, жесткого излучения, введения в систему электролитов и неэлектролитов, приводящих к понижению ^-потенциала. Начальная стадия, при которой укрупнение частиц не вызывает внешнего изменения золя, что можно оценить только с помощью ультрамикроскопа, называется скрытой коагуляцией. Появление опалесценции, изменение окраски и выделение дисперсной фазы в осадок, называемый коагулятом, характеризует явную коагуляцию. Наибольшее значение ^-потенциала, при котором коагуляция протекает с заметной скоростью, называется критическим. Для большинства золей оно
