|
83 Рис. 3.2. Микроскопическое изображение структуры мелкозернистого бетона с добавкой МАШ на субмикроскопическом уровне дисперсности Важность этого уровня дисперсности для теории и практики очевидна. Именно на этом уровне в полной мере проявляются особенности коагуляционного, условно-коагуляционного и кристаллизационного структурообразования, а также формируется поровое пространство цементного камня. Частицы указанной дисперсности обладают всеми основными хорошо известными свойствами коллоидных частиц: способностью к броуновскому движению, ближней и дальней коагуляции, полупроницаемостью, приводящей к осмотическим явлениям [26, 32, 33, 38,39] и т.д. С позиции формирования цементного камня наиболее характерные различия между этим и предыдущим уровнем заключаются в том, что на надмолекулярном уровне идет, главным образом, возникновение зародышей новой фазы, причем эти процессы протекают в кинетической области, а на субмикроскопическом уровне в основном идет рост новой фазы, причем с диффузионным контролем за процессом. Как уже говорилось, верхняя граница субмикроскопического уровня для твердых частиц имеет достаточно строгий физический смысл; для нее уравне |
I влияют на физико-механические свойства и ползучесть бетона (точечные дефекты, вакансии или дырки, имеющие размеры атомов или молекул, находятся вне этого уровня). Благодаря введению градации надмолекулярного уровня удается полнее учесть влияние добавок, особенно сильно проявляющиеся в условиях становления струкгуры цементного камня в бетоне [52,74,92]. Субмшсроскопический уровень: И = Ю72 х 108 м'1 ( 5 х 10‘9 < е < Ю'7м). Как видно, дисперсность твердой фазы, относящейся ко второму уровню, д п отвечает частицам коллоидных размеров (10' 10' м), если не считать той же части, которая отнесена нами к надмолекулярному уровню. Во второй уровень попадает основная масса гидратных новообразований, слагающих структуру цементного камня, в том числе и в зоне его контакта с заполнителями и арматурой. Этой же дисперсностью обладают отдельные оставшиеся в цементном камне не полностью прогидратированные зерна вяжущих. Существенно, что и среднее статистическое расстояние между дислокациями и некоторыми другими дефектами в твердой фазе цементного камня так же соответствуют этому уровню дисперсности. Как известно [24, 25,26,28, 32, 33 ], и размеры значительной части капилляров , которые преимущественно определяют газои водопроницаемость бетона, также лежат в пределах 5 х 10'9 Ю'7м, иногда их называют микропорами, не выделяя отдельно поры геля. Важность этого уровня дисперсности для теории и практики очевидна. Именно на этом уровне в полной мере проявляются особенности коагуляционного, условно-коагуляционного и кристаллизациошюго структурообразования, а также формируется поровое пространство цементного камня. Частицы указанной дисперсности обладают всеми основными хорошо известными свойствами коллоидных частиц: способностью к броуновскому движению, ближней и дальней коагуляции, полупроницаемостью, приводящей к осмотическим явлениям [26, 32,33, 38, 39] и т.д. 66 67 С позиции формирования цементного камня наиболее характерные различия между этим и предыдущим уровнем заключаются в том, что на надмолекулярном уровне идет, главным образом, возникновение зародышей новой фазы, причем эти процессы протекают в кинетической области, а на субмикроскопическом уровне в основном идет рост новой фазы, причем с диффузионным контролем за процессом. Как уже говорилось, верхняя граница субмикроскопического уровня для твердых частиц имеет достаточно строгий физический смысл; для нее уравнение Кельвина не приемлемо, в данном случае растворимость С частиц больших размеров достигает равновесного значения С», т.е. С/С» = 1 и 1§ С/Соо = 0. Точно также физически обоснован выбор предельного значения диаметра капилляров цементного камня, попадающих в субмикроскопический уровень. Во-первых, при И > Ю‘7м и нормальном барометрическом давлении теряется способность к массовой капиллярной конденсации влаги, т.е. влага может заполнять капилляры только мри ее непосредственном соприкосновении с капиллярно-пористым телом. Во-вторых, при /?, близкой к Ю'7 м, механизм переноса газов через капилляры меняется [39], длина свободного пробега молекул газа при атмосферном давлении составляет примерно 0,6 х Ю'7м. Кроме того, при И > 10*41, как показали экспериментальные исследования [39], значения поверхностного натяжения воды о и ее вязкости в гидрофильных капиллярах с диаметром И > Ю*7м соответствую табличным данным для свободной воды. В отличие от этого, при меньшем значении к начинает сказываться силовое поле стенок капилляров и указанные параметры воды могут измениться. Добавки в бетон оказывают влияние и на субмикроскопическом уровне дисперсности частиц, хотя очевидно, что их действие началось раньше. Микроскопический уровень: 0= Ю4Ю7 м'1 ( Ю‘7< С< 10"*м). 78 тельно скрепляет компоненты бетона в единое целое, являясь таким же минеральным клеем, как и само связующее. Такая структура цементного камня, определяемая объемом и качеством новообразования, возникающая при твердении вяжущего вещества, приведет к увеличению показателя прочности и термической стойкости бетона. 3. На следующем этапе основная масса гидрагпых новообразований слагает структуру цементного камня в зоне его контакта с заполнителями и арматурой. Физико-химическое сращивание обусловлено в основном миграцией к поверхности зерна заполнителя гидроксида кальция, возникающего при твердении портландцемента. В результате па поверхности заполнителя возникают кристаллы Са (ОН)г и СаСОз. Именно на данном этапе в полной мере проявляются особенности коагуляционного, условно-коагуляционного и кристаллизационного структурообразования, а также формируется поровое пространство цементного камня. Частицы указанной дисперсности обладают всеми основными хорошо известными свойствами коллоидных частиц: способностью к броуновскому движению, ближней и дальней коагуляции, полупроницаемостью, приводящей к осмотическим явлениям и т.д. С позиции формирования цементного камня на данном этапе в основном идет рост новой фазы, причем с диффузионным контролем за процессом. Образующиеся частицы и новообразования характеризуют ряд продуктов, вызывающих физическую коррозию бетона и кристаллизующихся в его порах, а также выделяющихся на его поверхности. Обработка бетона путем введения в состав одпозамещенного ортофосфата кальция предотвращает гидратацию извести. В результате гидролиза и реакции таких растворов с СаО на его поверхности вначале быстро образуется малорастворимый СаНР04 2Н20, который уплотняется за счет появления твердых растворов с СаО, а затем переходит в труднорастворимый гидроксидапатит, что повлияет на величину показателя водопоглощепия бетона, ее уменьшение. |