|
192 Поэтому можно говорить о двух видах коагуляции цементных частиц нейтрализационной и концентрационной. Первая осуществляется за счет разрядки частиц и уменьшения их потенциала, вторая за счет сжатия диффузной части двойного элек трическог о слоя . При малых концентрациях глубина потенциальных ям выше у грубых частиц, для которых на потенциальных кривых характерно наличие глубокого вторичного минимума, что может привести к их дальнейшей коагуляции [290]. При этом устанавливается своеобразная гибкая связь две частицы не могут ни разойтись, не приблизиться вплотную и продолжают существовать в виде "пары", совершающей совместное движение. К этой паре могут присоединяться (также на дальних расстояниях) другие частицы с образованием тройников и более сложных структур. Кроме того, столкновение крупных и образовавшихся мелких частиц также приведет к их взаимной фиксации. Частицы, связанные на столь больших расстояниях, приобретают устойчивость, и система в целом сохраняет свою дисперсность. При ближнем взаимодействии частицы срастаются, и это ведет к уменьшению их удельной поверхности. Этим объясняется незначительная коагуляция частиц, которая наблюдалась в первый период активации. При небольшой глубине второго минимума агрегаты, возникающие в результате дальнейшего взаимодействия, могут сравнительно легко распадаться, что и наблюдается после 30 с активации, когда расстояние между частицами цемента становится несколько меньше координаты второго минимума. При высоких концентрациях глубина потенциальных ям для тонких частиц выше и возможно их агрегирование [291-292]. О влиянии на глубину потенциальных ям и на структурно-механические и реологические свойства системы путем снижения или увеличения В/Ц и изменения таким образом концентрации частиц сообщалось в литературе [293]. Величина В/Ц оказывает влияние на структуру двойного слоя: при снижении В/Ц слой сжимается, а при увеличении В/Ц толщина двойного слоя возрастает. При |
248 В классическом варианте теория устойчивости, развитая Б.В. Дерягиным [359], рассматривает процесс коагуляции как результат совместного действия Ван-дер-Ваальсовых сил притяжения и электростатических сил отталкивания между частицами. В зависимости от баланса этих сил в тонкой прослойке жидкости между сближающимися частицами возникает либо положительное расклинивающее давление, препятствующее их соединению, либо отрицательное, приводящее к утончению прослойки и образованию контакта между частицами. Кинетика потери устойчивости в цементной системе может быть охарактеризована кривыми, выражающими изменение потенциальной энергии в зависимости от расстояния между двумя частицами [360, 361]. Сложение кривых отталкивания и притяжения приводит к кривой с потенциальным барьером и двумя минимумами («ямами»). Эта кривая характеризует полную энергию взаимодействия высокодисперсных (коллоидных) твердых частиц и показывает, что на малых расстояниях, как и на больших, преобладает притяжение. Возможность сближения частиц в элементарном акте определяется высотой барьера и глубиной ям. Снижение высоты барьера может быть вызвано уменьшением толщины двойного электрического слоя (ДЭС) частиц и величины электрокинетического потенциала в результате изменения ионного состава дисперсионной среды вследствие гидратации цемента или введения добавок электролитов, а также специфической адсорбции [341]. Кроме того, глубина потенциатьных ям и высота барьера может изменяться с увеличением или уменьшением концентрации частиц и их размеров [362, 363]. Поэтому можно говорить о двух видах коагуляции цементных частиц нейтрализационной и концентрационной. Первая осуществляется за счет разрядки частиц и уменьшения их потенциала, вторая за счет сжатия диффузной части двойного электрического слоя (ДЭС). При малых концентрациях глубина потенциальных ям выше у грубых частиц, для которых на потенциальных кривых характерно наличие глубокого вторичного минимума, что может привести к их дальнейшей коагуляции [361]. При этом устанавливается своеобразная гибкая связь две частицы не могут ни разойтись, не приблизиться вплотную и продолжают существовать в виде "пары". 249 совершающей совместное движение. К этой паре могут присоединяться (также на дальних расстояниях) другие частицы с образованием тройников и более сложных структур. Кроме того, столкновение крупных и образовавшихся мелких частиц также приведет к их взаимной фиксации. Частицы, связанные на столь больших расстояниях, приобретают устойчивость, и система в целом сохраняет свою дисперсность. При ближнем взаимодействии частицы срастаются, и это ведет к уменьшению их удельной поверхности. С этих позиций можно объяснить незначительную коагуляцию частиц, которая наблюдалась в 1-ый период активации. При небольшой глубине второго минимума агрегаты, возникающие в результате дальнейшего взаимодействия, могут сравнительно легко распадаться, что и наблюдается после 30 с. активации, когда, на наш взгляд, расстояние между частицами цемента становится несколько меньше координаты второго минимума. При высоких концентрациях глубина потенциальных ям для тонких частиц выше и возможно их агрегирование [362, 363], О влиянии на глубину потенциальных ям и на структурно-механические и реологические свойства системы путем снижения или увеличения В/Ц и изменения таким образом концентрации частиц сообщалось в литературе [338]. Величина В/Ц оказывает влияние на структуру двойного слоя: при снижении В/Ц слой сжимается, а при увеличении В/Ц толщина двойного слоя возрастает. При одинаковом В/Ц толщина двойного слоя и структурно-механические свойства дисперсий будут зависеть от концентрации коллоидных фракций и гидратньк новообразований в системе. Принципиальным отличием дисперсных вяжущих систем от коллоидных систем является образование в них фазы, содержащей полярные группы. Наличие у цементных частиц ДЭС с сильным электрическим полем и повышенной концентрацией противоионов вызывает изменение расположенной в нем жидкой фазы. В этом случае на поверхности твердой фазы в водной среде появляется прочно удерживающийся слой зарядов. Против этого слоя располагается второй слой зарядов противоположного знака, прочно связанный с первым слоем электростатическими силами. Однако, второй слой не компенсирует полностью всех |