Физическая химия силикатов и других тугоплавких соединений - Горшков В.С.
ISBN 5-06-001389-8
Скачать (прямая ссылка):
Дефлокуляция гидратированных частиц цемента способствует высвобождению иммобилизованных флокулами молекул воды, увеличивая общий объем дисперсионной среды, снижая вязкость це-
164
ментной суспензии, что обусловливает ее разжижение. Примерно такой же механизм действия ПАВ имеет место при разжижении глинистых суспензий, который обеспечивает снижение вязкости без. значительного разбавления шликера жидкостью. Для стабилизации, и разжижения глинистых суспензий используют отходы производства целлюлозы, производные галловой кислоты, метилцеллюлозу ц карбоксиметилцеллюлозу.
4
Рис. 40. Схема взаимодействия суперпластификатора с частицей цемента:
/ — частица цемента; 2— отрицательные ноны суперпластификатора; 3 — молекула суперпластифнкатора; 4— положительные ионы жидкой фазы; 5 — водная оболочка
Механизм действия ПАВ на цементные пасты, растворные и бетонные смеси, представляющие собой многофазные системы (твердые частицы, вода, вовлеченный воздух), должен рассматриваться с учетом соотношения этих фаз и сил, взаимодействующих между ними и определяющих реологические характеристики смеси.
Уменьшение сил сцепления между частицами твердой фазы в смесях достигается действием механических сил (частицы заполнителя размером 1... 30 мм), капиллярных сил (частицы размером 0,1... 1 мм), поверхностных сил флокулирующих частиц (размером 2-Ю-4... 0,1 мм), поверхностных сил коллоидных частиц (размером Ю-6... 2-Ю-4 мм), а также молекулярных сил, действующих в растворе. Технологически такое снижение взаимодействия между частицами твердой фазы достигается механическим воздействием на смесь (интенсивное перемешивание, вибрирование), а также введением в смесь добавок ПАВ и тонкодисперсных минеральных частиц с положительным ^-потенциалом.
5.4. СТРУКТУРНО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СИЛИКАТНЫХ ВЫСОКОДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ
По мере увеличения дисперсной фазы в высокодисперсных системах формирование структуры сопровождается переходом золей к структурированным жидкостям, затем к гелеобразному состоянию
165
и, наконец, к твердому телу. Такая схема перехода структуры характерна, в частности, для твердеющих минеральных вяжущих веществ — цементов, извести, гипса и пр. Большинство твердых и жидких тел представляет собой структурированные дисперсные системы. Пространственные структуры, образующиеся под воздействием различных факторов, являются следствием сцепления или срастания между собой частиц дисперсной фазы. Как твердо-, так и жид-кообразные структуры формируются во многих силикатных систе мах, обусловливая разнообразие свойств материалов. Процесс образования пространственного структурного каркаса в результате сцепления или срастания частиц дисперсной фазы, сопровождающийся увеличением прочности системы, называется структуро-образованием. Формирование структуры связано с изменением механических свойств системы — вязкости, пластичности, упругости, прочности, в силу чего эти свойства называют структурно-механическими или реологическими.
Структуры, образующиеся в высокодисперсных системах, П. А. Ребиндер предложил классифицировать на коагуляци-о н н ы е (тиксотролно-обратимые) и ко нденсацион но-кристаллизационные (необратимо-разрушающиеся).
Коагуляционные структуры образуются при сцеплении частиц ван-дер-ваальсовыми силами в звенья, цепочки, пространственные сетки, агрегаты.
Конденсационно-кристаллизационные структуры возникают в результате срастания частиц химическими силами с формированием жесткой структуры. При срастании аморфных частиц образуется структура, называемая конденсационной, кристаллических частиц — кристаллизационной.
Коагуляционные структуры. Достигнув определенного размера, агрегированные частицы образуют коагулят (коагулюм). При вовлечении дисперсионной среды в пространственную сетку агрегирующихся частиц имеет место гелеобразование, т. е. переход коллоидного раствора из свободнодисперсного состояния (золя) в связ-нодисперсное (гель).
Твердообразная текучая коллоидная система с пространственно-сетчатым расположением частиц, ячейки между которыми заполнены дисперсионной средой, называется гелем.
В зависимости от природы вещества различают хрупкие (неэластичные) гели и эластичные гели (студни).
Хрупкие гели образуются коллоидными частицами БЮг, ТЮ2, 5п02, Ре20з, У205 и т. п. Гели, впитывая смачивающую их жидкость, почти не изменяются в объеме, а потеряв жидкость, резко изменяют свои свойства, становясь хрупкими. Типичным примером хрупкого геля является гель кремниевой кислоты. В атмосфере, насыщенной парами воды, гель Н25Ю3, имея сильнопористую структуру с множеством узких жестких капилляров (диаметром до 2 ... 4 им), интенсивно поглощает воду. Будучи помещенным в эксика-
166
тор над серной кислотой свежеоводненный гель будет терять воду.. Обезвоживание и поглощение воды гелем кремниевой кислоты обратимо, однако кривые оводнения и обезвоживания не совпадают. Такое расхождение прямого и обратного процессов называется гистерезисом. Наличие гистерезисной петли наблюдается также у гелей гидроксидов железа и алюминия, а также у некоторых других гидроксидов. Такой характер прямого и обратного процессов; объясняется различием условий смачивания при наличии воздуха (при оводнении) или воды (при обезвоживании) на стенках капилляров. Измеряя объем поглощенной жидкости при различных давлениях пара, определяют относительную емкость капилляров различных размеров.
