WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 | 6 |   ...   | 13 |

… «Взаимодействие ионов с гидратированными молекулами кремнекислоты должно приводить к образованию малорастворимых силикатов кальция, выпадающих первоначально в виде коллоидальных осадков. Последние в большей своей массе должны возникнуть на поверхности песчинок в виде окаймления по контуру. С течением процесса запаривания песчинки должны “набухать”, расти в своём объёме, за счёт образования на границе соприкосновения песчинки и раствора всё новых и новых слоёв силикатов кальция. При этом должно происходить соединение каёмок отдельных песчинок в одну общую своеобразную сетку, связывающую в одно целое все песчинки одну через другую.

Наличие водной среды и высокой температуры представляет благоприятные условия для постепенного перехода коллоидальных осадков гидросиликатов в мелкокристаллические образования, размер которых в первую очередь должен зависеть от растворимости соответствующих веществ в воде и длительности термической обработки. Надо полагать, что к концу запаривания силикаты кальция в зависимости от возраста будут иметь различную структуру: образовавшиеся в начале запаривания успеют в какойто степени перекристаллизироваться, получившиеся же в последней стадии запаривания должны ещё находиться в виде коллоидов» … … «С падением температуры и испарением воды начинается изменение концентрации раствора, находящегося в порах. При более низких температурах в растворе могут содержаться уже большие количества окиси кальция, концентрация которой увеличивается как за счёт испарения части воды, так и за счёт параллельного растворения находящейся кругом извести. С увеличением концентрации ионов кальция и гидроксила и снижением температуры цементирующие вещества гидросиликата кальция должны становиться более основными» … По нашему мнению, микробетонную структуру известковопесчаных смесей будет правильнее представить следующим, в некоторой мере иным, чем изложенным у проф. Волженского, образом.

Как было указано, имеются серьёзные основания для предположения, что SiO2 принимает участие в реакции в твёрдой фазе. В твёрдых веществах при обычных температурах движение элементов решётки (молекулы, атомы, ионы твёрдых тел) ограничивается колебаниями около состояния равновесия. С повышением температуры амплитуда этих колебаний всё более увеличивается и, наконец, энергия элементов решётки возрастает настолько, что они становятся способными преодолевать электрические силы в решётках, представляя собой т.н. внутреннюю самодиффузию. Такие явления могут начинаться в твёрдых веществах уже при сравнительно низких температурах, если их частицы окружены полярными веществами, или если некоторые из компонентов реакции или продукты реакции порождают полиморфные образования (1).

Производственный опыт и лабораторные испытания показывают, что при автоклавном запаривании смесей извести – песка – воды для образования монолита необходимо участие всех компонентов. Ясно без дальнейшего, что смеси извести – песка – воды при отсутствии извести или песка не образуют монолитов. В целях характерного выявления значения воды в реакции нами произведён следующий опыт.

Тщательно перемешанные песок и порошок гашеной извести высушенные при температуре 105?С, были запрессованы под давлением 350 кг/см2 в металлический стакан, снабжённый завинчивающейся крышкой. Объёмный вес сухого вещества смеси составлял 1,8 г/см3. После герметичного закрытия крышки стакан был помещён на 16 часов в термостат при температуре 180?С. После открытия стакана оказалось, что смесь сохранилась в таком же состоянии, в каком она была помещена в форму. При лёгком постукивании по стакану она высыпалась оттуда в виде порошка.

На основании наблюдений и опытов многие исследователи (1, 3, 6, 12) полагают, что вяжущие, образующиеся при запаривании известковопесчаных смесей представляет собой в основном моногидросиликат кальция CaO·SiO2·H2O. Поэтому смеси гидратной извести и песка содержат все химические соединения и элементы, необходимые для образования вяжущего. Опыт был проведён при требуемой температуре, отсутствовала лишь свободная вода. Опыт таким образом явственно показал, что процессы, необходимые для образования монолита, не происходят, если отсутствует третий участок реакции – свободная вода.

При запаривании известковопесчаных смесей равновесие молекулярных сил перемещается в направлении образования вяжущего. Начиная с определённого сдвига состояния, определяемого свойствами поверхности сырья, дисперсией смеси, гомогенностью и соотношением компонентов, а также структурой сырца и потенциалом термической энергии, происходит интенсивное разложение кристаллической решётки вещества SiO2, находящегося на поверхности песчинок, и диффундирование молекул, освободившихся из кристаллической решётки, в направлении к молекулам извести. Молекулы извести, в свою очередь, стремятся продвинуться к поверхности зёрен песка. Момент начала более интенсивной диффузии и её объём зависит, прежде всего, от температуры, т.е. величины потенциала термической энергии, при которой вещества находятся. Несомненно он зависит также от состояния молекул SiO2, находящихся на поверхности зёрен песка. Должно оказывать воздействие и энергетическое состояние молекул поверхности зёрен извести. На протекание процесса же, как мы видели, решающее значение имеет присутствие молекул воды. Как известно, молекулы воды обладают значительной полярностью, и следует предполагать, что это обстоятельство оказывает решающее влияние на весь ход процесса диффузии. Можно даже полагать, что отделение молекул SiO2, находящихся на поверхности зёрен песка, от кристаллической решётки при применяемых относительно низких температурах запаривания возможно только благодаря полярности молекул воды. Очевидно только свободная вода является той средой, по которой происходит процесс диффузии и через которую он вообще возможен.

Более интенсивное перемещение молекул SiO2 и Ca(OH)2, начинающееся при известном потенциале термической энергии, продолжается в течение автоклавного процесса, возрастая с повышением температуры. Ранее мы уже видели, что при благоприятных обстоятельствах процесс может протекать на относительно большом протяжении, на расстоянии до 200 м. Не вызывает сомнений, что при этом с участвующими в процессе молекулами SiO2 и Ca(OH)2 связываются, несколько более устойчиво, также и молекулы воды. В связи с этим в скелете, состоящем из зёрен песка, по всей вероятности возникает комплексное коллоидное образование, заполняя бо'льшую часть пор. Как показывают исследования проф. Волженского, при этом имеется наличие избытка жидкой фазы воды, обуславливаемое прибывающим и конденсирующимся паром. Степень заполнимости пор водой доходит до 85% (1).

Наши наблюдения над автоклавными процессами через соответствующее смотровое окошечко в освещённом автоклаве также подтверждают наличие в изделиях избытка жидкой воды во время этого процесса. В период поднятия давления пара при запаривании изделий, формованных с нормальным содержанием влажности, с известного момента на поверхности сырца появляются крупные капли воды, сохраняющиеся на них в течение почти всего времени запаривания. Время их появления зависит от влажности сырца. У сырца высокой влажности они возникают уже в начале поднятия давления пара. При очень малом содержании влажности капли воды могут не появляться в течение всего процесса запаривания. Явственно возникают они тогда, когда все поры сырца уже полностью заполнены жидкой водой. Снимок на рис. 8 снят через смотровое окошечко непосредственно после окончания периода поднятия давления пара, когда оно достигло 10 ати. Два нижних образца имели небольшую влажность, верхний же имел оптимальное содержание влажности, определённое на основании показателей удобообрабатываемости смеси (33). На рисунке заметны капли воды на поверхности верхнего образца, тогда как поверхность нижних образцов сухая. Следует полагать, что вместе с конденсацией пара происходит некоторое вытеснение воздуха, находящегося в порах изделий. Позже, при выпуске пара из автоклава, сопровождающемся интенсивным испарением воды из пор изделий, и снятия крышки автоклава, поры, повидимому, вновь отчасти заполняются воздухом.

Рис. 8.

На рис. 9 представлена схема вероятной микробетонной структуры известковопесчаных изделий. Внутренняя часть зерна песка, несомненно, остаётся при запаривании неизменной (А). Если максимальные расстояния между зёрнами извести и песка больше 200 м, то часть извести в процессе участия не принимает, оставаясь в монолите в виде свободной извести (F). В промежутках между ними расположены области вяжущего (B, C, D, E) различной структуры и плотности. Само собой понятно, переход из одной области вяжущего в другую не имеет резких границ.





Переход от кристаллической структуры SiO2 к свободной извести Ca(OH)2 должен происходить постепенно. Хотя при автоклавном процессе, повидимому, возникают гидросиликаты кальция с различным молекулярным соотношением и содержанием воды, всё же нет основания предполагать их поструктурное размещение отсортированными слоями. Можно полагать, что в области В отношение SiO2:CaO больше, чем в области С, в области С, в свою очередь, больше, чем в области D и т.д., до тех пор, пока её значение в области F будет равно нулю (чистая свободная известь). Отношение связанных молекул воды к молекулам CaO + SiO2, т.е. H2O:(CaO + SiO2) является по всей вероятности максимальным в промежуточных областях D и E. Можно полагать также, что свободная вода и воздушные поры находятся, главным образом, в этих последних областях и в области свободной извести F. По структуре несомненно наиболее непрочной является область свободной извести F. Изделие не может обладать высокой прочностью или иными хорошими строительнотехническими свойствами, если оно содержит в себе много таких областей. Соседние с ним области E и D, которые содержат наиболее основные гидросиликаты, возможно, смешанные с частицами свободной извести, повидимому, богаты порами и имеют слабую структуру. Это объясняется тем, что свойства поверхности частиц гидратной извести обусловливает их неплотное размещение в пространстве. Наиболее прочными являются области В и С, бывшие до процесса твердения заполненными молекулами кристаллической SiO2. Можно полагать, что здесь в основном сохранились структуры, близкие к прежней кристаллической прочной структуре зерна песка, и что диффундировавшиеся сюда молекулы CaO и H2O находятся в близком молекулярном контакте с молекулами SiO2.

Следует обратить внимание на существенное различие между макро и микробетонной структурой, а именно, наличие у первой типичных поверхностей твёрдых тел и отсутствие их у второй. Было бы совершенно необоснованным предполагать, что при образовании силикальцитного монолита разъединение кристаллической решётки происходит путём отделения от поверхности равномерных слоёв. Как единичные молекулы SiO2, могут диффундировать относительно глубоко между молекулами извести, так же и некоторые молекулы извести могут проникать глубоко внутрь зерна песка. На рис. 9 такие молекулы обозначены светлыми пятнышками на тёмной поверхности, представляющей оставшуюся в ходе процесса область неизменившейся кристаллической SiO2. Аналогично этому можно полагать, что при гидратации цементного теста часть молекул воды проникает далеко в глубь зерна цемента. Именно поэтому в микробетонной структуре первоначальные типичные поверхности твёрдых тел не сохраняются. Учитывая это, вполне естественно, что монолиты с микробетонной структурой, по сравнению с монолитами макробетонной – конгломератной структуры, некоторыми лучшими строительнотехническими показателями.

Рис. 9.

В целях получения представления о протяжённости областей В и С, т.е. глубины разъедания кристаллической структуры поверхности зёрен песка, произведены некоторые расчёты. Проф. Волженский (1), принимая удельной поверхностью песка 40 см2/г, оценивает эту глубину в среднем в 5 м. Соответствующие вычисления, произведённые нами по формуле (6), (6), …… (1) где h – глубина разъедания кристаллической структуры поверхности зёрен песка, м, R – количество активной кремнекислоты, образующейся в течение автоклавного процесса, % ES – удельная поверхность песка в смеси (см2/г), т.е. поверхность песка в см2 в одном грамме смеси известипеска, д – удельный вес песка, г/см3.

дали, в зависимости от характера смесей и, в особенности, их дисперсности и количества активной извести в смеси, в итоге h = 0,2 – 3 м. При этом удельная поверхность песка определялась по применяемой у нас методике (6).

Некоторое представление о среднем суммарном протяжении других областей вяжущего (D, E, F) можно получить на основе следующих соображений.

Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 | 6 |   ...   | 13 |










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.